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比ARM更快!RISC-V出货量达百亿颗,未来产业重心在哪?

Felix分析 来源:电子发烧友网 作者:吴子鹏 2022-07-15 07:36 次阅读
电子发烧友网报道(文/吴子鹏)前不久,RISC-V International首席执行官Calista Redmond 表示,“目前我们预估市场上RISC-V核心数量突破了100亿。”根据相关统计,作为主要的竞争对手,ARM架构用了17年完成这一里程碑,而RISC-V仅用了12年,比前者快5年。Calista Redmond 预计,到2025年市场上的RISC-V核心数量将超过800亿颗。

对于RISC-V实现百亿颗目标,中国科学院计算技术研究所研究员、中国开放指令生态(RISC-V)联盟秘书长包云岗撰文写到,RISC-V生态发展呈现明显加速态势,除了超过100亿核心的出货量,还有两个很明显的趋势:出现一批瞄准高性能RISC-V的国内外企业;RISC-V软件生态在加速。

下面,我们就来看一下,在达成百亿颗目标的过程中,RISC-V现阶段的产品和应用分布情况,并顺着包云岗的思路进一步深入分析一下RISC-V未来的发展重心。

RISC-V产业分布

作为全新一代精简指令集,RISC-V在AIoT时代被寄予厚望,不仅有着开源的优势,而且在设计过程中充分考虑了小型、快速、低功耗的需求。尤其是RISC-V作为后发架构,没有历史包袱,设计成本更低,可以实现模块化,且通过简单的介绍说明就能够上手。

能够完成出货100万颗的里程碑,离不开RISC-V现阶段在从CPU核、芯片、软硬件协同、开发板到应用方面的逐渐完善。

正如Flex Logix的IP销售和营销副总裁Andy Jaros所言,“开源并不是免费的。大多数公司,除非他们想在IP开发上投入大量资源,否则会从OpenFive、Andes等众多IP供应商处获得预先实现的RISC-V内核的许可。这节省了开发、验证、软件开发等时间周期。”因此,可以说RISC-V第一个关键环节就是CPU核的供应。

目前,在RISC-V领域,最知名的核心供应商当属SiFive,上述提到的OpenFive此前就是SiFive的一个业务部门,不过已经被Alphawave以2.1亿美元收购。从核心产品的丰富度来看,SiFive是最全的,产品类型包括基本款、智能型和性能款,根据SiFive总裁兼首席执行官Patrick Little此前的说法,该公司在高性能RISC-V内核方面,除了现有的P550和P650(单位面积性能比 Arm® Cortex®-A77更强),还会有P750和其他产品,该公司的目标是在未来3-4年的时间里,内核出货量达到100万颗。

和SiFive体量相当的是晶心科技,该公司同样拥有较为完整的RISC-V CPU IP产品组合,同时软件开发工具链、虚拟SoC平台、硬件开发平台也非常出色,能够大幅缩短SoC厂商的研发周期。在RISC-V的百万颗出货量中,晶心科技贡献很大,根据该公司的数据统计,仅仅是在2021年晶心科技的IP出货量就超过了30亿颗,这些IP的终端应用包括5G通信人工智能加速器、蓝牙Wi-Fi设备、云计算、游戏、物联网设备、无线网络汽车电子、高端MCU传感器融合等。

除了这两家,能够提供RISC-V内核的还有芯来科技、平头哥、中科院包云岗团队、Esperanto、Codasip、Cortus、Pintouge、Syntacore以及收购OpenFive的Alphawave等,这些公司都在做RISC-V内核方面的研究。

有了内核,接下来就是SoC,从目前的发展情况来看,RISC-V在MCU、DSPFPGA、无线芯片和AI芯片等方面都有涉及。

在全球市场上,据悉目前全球前十大半导体厂商中有六个厂商都是SiFive的客户,在做相关的产品研发和设计,这样的产业巨头包括英特尔和台积电。

从国内市场来看,MCU目前是RISC-V最活跃的领域,拥有的厂商数量最多,包括启英泰伦、爱普特微电子、先楫半导体、中移芯昇、凌思微电子、沁恒微电子、兆易创新、泰凌微电子、博流智能、乐鑫科技、全志科技、晶晨半导体、飞利信、睿思芯科、时擎科技、紫光展锐、中科物栖、物奇科技、航顺电子、跃昉科技等。这和RISC-V架构的定位有关,同为RISC指令集,RISC-V率先的想法就是取代ARM,而从应用广度和开发难度来看,MCU都是一个最好的选择。

公开资料整理、非完全版,电子发烧友网制图

能够看到,目前RISC-V MCU方面的厂商非常多,根据爱普特微电子方面的统计数据,目前该公司在这一领域出货量和市占比都是第一,其中2021年发布的新品APT32F1023已累计出货超一亿颗。

除了MCU,也有厂商将RISC-V内核用于其他产品,比如优微科技在USB PD家族产品的控制器方面选择RISC-V内核,以用来支持增强型PD应用;而安路科技则将FPGA和RISC-V融合在一起,推出了FPSoC, 助力实现视频图像接口转换和工业控制交互;中科昊芯在DSP产品中使用RISC-V内核,目前的产品类型既有定点运算DSP,也有浮点运算DSP,应用领域主要面向电机控制和宽带半导体驱动等。

RISC-V未来发展重心

从终端来看,目前RISC-V在嵌入式市场已经打开了局面,产品出货在快速上量。不过,要想和ARM架构、x86架构实现三分天下,仅仅是这样还不够,目前ARM架构仍然控制着超过90%的RISC市场,x86在CISC市场的份额同样超过90%,两种架构的霸主地位还很稳固。那么,要成为真正意义上的主流架构,RISC-V还需要做到、做好哪些工作呢。

首先是要做好开源生态,Calista Redmond 表示,RISC-V要复制Linux的成功,“开放标准是关键,Linux在软件领域做到了这一点,我们正在硬件领域做到这一点。”2021年是Linux诞生30周年,很多人分析了其成功的原因,Red Hat 公司表示,Linux 之所以这么成功,是因为采用了正确的许可方式,即 GPLv2 许可,允许复制、改进、分发和要求共享更改。支撑这一许可运行的是背后完备、不发散的软件工具链,对于RISC-V则是开发工具、调试工具和测试工具等,这是生态的关键环节,目前开发者EDA工具方面的支持明显就不如ARM机构,chisel语言往往需要经过一些处理才能生成威廉希尔官方网站 。

第二个发展重心是RISC-V的开源并不能局限于指令集架构,或者停止在内核层面,也要包括模拟部件和数字接口等外围设计上,开放和透明最终会提高安全性和可信度,提升整个产业的协作能力。英国组织LowRISC就在致力于这方面的工作,提倡在一个完全协作的框架中开发硬件和软件。如果这方面不能很好地推进,RISC-V就会被开源反噬,出现不可避免的碎片化,且随着核心数量越多,问题越严重。

第三个发展重心是核心丰富度提升,目前我们看到的绝大多数RISC-V内核还集中在CPU方面,更多是用于开发MCU产品,在发展初期这无可厚非,但是相较于ARM架构下的GPU、ISP和接口IP等产品,RISC-V略显单薄了,如果长时间不改善,开发者对RISC-V的认知将会固化,将严重抑制RISC-V的开源特性。

第四个发展重心是核心和产品性能的提升,目前大部分公司的RISC-V产品规划是面向低功耗IoT市场,在更具发展潜力的数据中心、人机交互和汽车控制等高性能领域,厂商的第一选择依然是ARM架构或者x86架构产品。庆幸的是,无论是纯粹的开源RISC-V项目,还是商业RISC-V产品,都有意冲击这一市场。

而在这些重心背后,RISC-V International和各国的RISC-V联盟需要做好标准主导工作,促进各方面工作的积极发展。

后记

RISC-V的开源和免费能够讲出很美好的产业故事,故事的体量也很宏大,其发展潜力是显而易见的,但是现阶段的RISC-V想做硬件领域的“Linux”,还有很多待完善的地方。

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