四、RISC-V會是芯片自主的關鍵解嗎？中國廠商如何破局？

　　在上文中，我們已經用了很多筆墨解釋了RISC-V的基本概況，及其的發(fā)展現狀。也能看出中國芯片對RISC-V生態(tài)高參與度。

　　對于國內企業(yè)來說RISC-V作為全新開源的指令集架構符合中國國情的發(fā)展，有助于中國突破長期以來處理器芯片領域的知識產權限制。

　　盡管，縱觀整個芯片發(fā)展史，出現了很多種指令集，比如DEC（PDP-11，VAX，Alpha）、英特爾（i960，i860，Itanium）、IBM 360、MIPS、SPARC、ARM等商用指令集。但真正能夠適用中國國情的指令集選擇面很少。

　　其中，IBM 360在IBM銷售的大型機適用。MIPS屢經“賣身”波折，先是賣給了Imagination，后被轉手到Wave Computing；SPARC早先被Sun公司開源，后被Oracle公司并購，如今已消失。

　　作為目前主流的x86和ARM都存在知識產權的限制， x86幾乎不對外進行授權，ARM雖然有完善的授權模式，但實際對于核心架構的授權條件苛刻，價格昂貴，而且談判流程極其復雜冗長，對大企業(yè)授權不友好，而對于初創(chuàng)企業(yè)則很難無法承受。

　　而開源指令集方面，有MIPS與RISC-V較為相似，但也存在難以彌補的不足。

　　一是因為盡管MIPS已經有85億多片商用交付，但主要集中服務器、網絡嵌入式系統(tǒng)市場，在移動市場幾乎看不到，在新興領域的拓展上仍有較大未知數；二是MIPS沒有基金會、沒有產業(yè)聯(lián)盟，在新生態(tài)建設方面沒有優(yōu)勢。

　　總結來說，從RISC-V Workshop、RISC-V基金會到中國RISC-V產業(yè)聯(lián)盟，RISC-V的商業(yè)化參與度更高，而且是全球范圍的一個通用架構，正在獲得良性化生態(tài)支持。加上 RISC-V 開放的態(tài)度，采用了最為靈活的 BSD 開源協(xié)議都符合中國國情的發(fā)展。中國企業(yè)有機會使確立的知識產權壁壘，同時也有機會建立差異化的競爭力。

　　從這一角度來看，RISC-V的確是不能錯過的一個機會。在幫助中國應對知識產權受限、生態(tài)體系缺失、研發(fā)成本高昂、市場需求復雜等挑戰(zhàn)上均有助益。但對于整個中國半導體產業(yè)鏈來說絕非最重要的一環(huán)。

RISC-V基金會會員數量持續(xù)增長 來源：EETOP

　　同樣，在上文中，我們已經看到指令集只是芯片設計中的一小個部分，對于芯片公司來說，商業(yè)上成功的關鍵以及核心競爭力是處理器設計與實現能力，即如果發(fā)掘用戶需求，設計方案、形成產品、實現銷售、落地使用的能力。由此，中國企業(yè)要在RISC-V打開局面，要從以下三個方面著手：

　　1.專注實現應用，尤其是在IoT、專用芯片、數據中心、邊緣計算市場的應用。RISC-V基金會中國顧問委員會主席方之熙曾認為：“想要做RISC-V的公司一定要摒棄短平快的想法，因為芯片和互聯(lián)網不一樣，不是更早把芯片推向市場就能占有市場。性能、可靠性、安全性更強，但推出時間晚一些同樣能占領市場，關鍵還是要沉下心認真研究應用的需求，讓RISC-V芯片適應這個市場，讓客戶愿意用?！?/p>

　　2.放眼全球生態(tài)，堅持開放思維，尋找差異化發(fā)展之路。企業(yè)必須要認識到，在之后很長的一段時間內，即便是在物聯(lián)網和嵌入式系統(tǒng)這些RISC-V被認為的強勢領域里，RISC-V將與ARM都將同行發(fā)展。一個設計中，可能既使用ARM也能使用RISC-V，或者同一顆芯片里，可以同時有兩種內核。

　　企業(yè)不能有非ARM即RISC-V的判斷，更要積極融入到全球生態(tài)里面去，在智聯(lián)網時代的嵌入式開發(fā)者將更方便地評估和使用RISC-V這一新技術，參與者要時刻保持對市場的靈敏感知。另外，要充分發(fā)揮RISC-V的靈活性優(yōu)勢，找到差異化市場，比如對Arm的替代以及ARM無法滿足的市場。

　　3.重視人才的培養(yǎng)和引進，處理器設計與實現能力核心實際根植在人才和團隊當中。隨著技術的發(fā)展和市場的擴大，對于高水平半導體人才的需求也會更大，人才將會是企業(yè)打開局面應對競爭的關鍵。

　　在國內市場，已經有許多企業(yè)還說著手RISC-V芯片的研發(fā)和應用，以下我們列舉了一些具有代表性的企業(yè)。

五、RISC-V與Arm全面“爭鋒”可能仍需數年

　　從上文中，我們可以看到RISC-V在技術上的后發(fā)優(yōu)勢：精簡、模塊化、易實現、自定制指令擴展等，似乎預示著RISC-V未來前途無量。但要與ARM“爭鋒”仍有很長的路要走。

　　目前的挑戰(zhàn)在于，一方面，RISC-V的市場接受程度較低，而且沒有突出的成功商業(yè)化產品突出，RISC-V多數時候只能作為ARM產品的第二選擇；另外，即便RISC-V的工具鏈和軟件生態(tài)正在快速發(fā)展，但其適用性依舊與ARM的軟件生態(tài)有著顯著的差距，這種差距短期內難以趕超。

　　ARM公司成立于1990 年，總部位于英國，是全球領先的半導體 IP 提供商，主要設計開發(fā)微處理器 CPU IP以及相關技術和軟件，這些IP包括指令集架構、微處理器、圖形核心、互連架構等，公司本身不制造和出售 CPU 芯片。

　　截至 2018 年末，ARM 架構的芯片在全球手機市場上的份額超過 90%。截止到2019年，基于ARM授權的芯片出貨量超過1660億顆，占全球整個芯片市場出貨量的市場份額高達34%。2020年9月，英偉達宣布從軟銀手中以400億美元（300億英鎊）收購ARM。

　　能取得移動端市場近乎壟斷地位，以及相當高的估值，主要有以下三個方面的原因：

　　1.ARM的獨特的商業(yè)模式。ARM 的商業(yè)模式簡單來說就是賣IP核，通過IP授權，收取一次性技術授權費用和版稅提成。其中版稅是按照使用ARM的芯片的出貨量，按比例抽成。除此之外，ARM的收入還包括部分軟件工具和技術支持服務的收入。授權價格根據不同的授權等級和授權ip類型而定，一次性技術授權費用在100萬-1000萬美元之間，版稅提成比例一般在1%-2%之間。

　　2019年7月，ARM宣布對芯片設計方案和專利方案采用新的授權模式。新的收費方式只需要芯片廠商在前期支付少量費用，便可以獲得ARM的芯片設計方案，等到芯片投入生產的時候再支付授權費和專利費即可。

　　同時，ARM又提供三種不同層級權限的授權模式：處理器、POP以及架構授權。

　　處理器授權是指授權合作廠商使用ARM設計好的處理器，對方不能改變原有設計，但可以根據自己的需要調整產品的頻率、功耗等。

　　POP（processor optimization pack，處理器優(yōu)化包）授權是處理器授權的高級形式， ARM出售優(yōu)化后的處理器給授權合作廠商，方便其在特定工藝下設計、生產出性能有保證的處理器。

　　架構/指令集授權是ARM會授權合作廠商使用自己的架構，方便其根據自己的需要來設計處理器。

ARM的商業(yè)模式 來源：ARM官網

　　2.技術的具有絕對領先和逐步建立的軟硬件生態(tài)。ARM能在授權模式下逐步吸引包括蘋果、高通、英偉達、德州儀器等幾乎所有的芯片巨頭，收獲約1000個授權合作、320家伙伴，不僅是因為極大地降低了芯片廠商自身的研發(fā)成本和研發(fā)風險，更重要的是ARM的技術始終保持對競爭對手的代際領先，并且還配備從芯片設計、制造到銷售提供各類支持。

　　3.市場機遇。ARM抓住了“英特爾失去的十年”的機會，贏得了移動互聯(lián)網時代。由于ARM 的IP核是基于精簡指令集（RISC），相對于英特爾X86 的復雜指令集（CISC），RISC可以讓整個處理器更為簡化，適合功耗小、成本敏感、任務相對固定的移動應用場景中。

　　另一方面，移動互聯(lián)網時代，智能終端產品越來越復雜多樣，迭代速度也越來越快，芯片設計難度快速提升，為了加快產品上市時間，已驗證、可復用IP 在集成電路設計與開發(fā)工作中已是不可或缺的要素。ARM逐漸成為了CPU IP的“臺積電”。

　　以ARM為鏡子分析RICS-V，會發(fā)現RICS-V自身也的確存在ARM曾經分析的成本優(yōu)勢并不明顯、缺乏生態(tài)碎片化風險、安全性、以及設計驗證風險的相關問題。

　　成本優(yōu)勢很難成為其與ARM競爭的優(yōu)勢，因為雖然 RISC-V 核心指令集是免費的，但從設計工具、周邊 IP 到制造服務等，沒有一項是免費的，ISA 部分的成本其實影響不大。競爭的核心還是在于可實現的產品以及生態(tài)才是核心關鍵所在。

　　但ARM架構的整個生態(tài)以ARM公司為核心。而由于RICS-V的開源特性，短期內RICS-V的IP生態(tài)不可能圍繞某一中心企業(yè)展開，而是需要RICS-V基金會這類的聯(lián)盟進行統(tǒng)籌和促進，就效率而言也會相對低一些。在產業(yè)方面，目前也沒有決定性的爆款已實現產品出現，在諸如高端工業(yè)控制處理器、手機處理器、平板處理器、桌面級別CPU、服務器級別CPU等高端領域，還沒有基于RISC-V的通用型芯片。

　　當然，RISC-V的興起還需要勢的新興行業(yè)市場的爆發(fā)，時機尚需等候。根據核芯互聯(lián)科技有限公司總經理胡康橋的預測“當設計RISC-V芯片的廠家數量跟ARM在同一個數量級的時候，才意味著生態(tài)可以跟ARM PK了?！比绻f距離那個“未來”的具體時間的話，估計仍需要5-10年。

　　此前，核芯互聯(lián)科技有限公司總經理胡康橋對集微網記者表示：“當設計RISC-V芯片的廠家數量跟ARM在同一個數量級的時候，才意味著生態(tài)可以跟ARM PK了?！比绻f距離那個“未來”的具體時間的話，估計仍需要5-10年。

六、中國RISC-V參與企業(yè)

　　1.平頭哥

　　平頭哥半導體有限公司是阿里巴巴在2019年9月在杭州云棲大會上宣布成立的一家半導體公司。公司是由阿里同年4月收購的國產芯片企業(yè)中天微與阿里旗下達摩院芯片團隊整合而成，主要發(fā)力于32位高性能和低功耗嵌入式CPU的IC設計。

　　2019年7月，平頭哥正式發(fā)布玄鐵910(XuanTie910)。玄鐵910可以用于設計制造高性能端上芯片，應用于5G、人工智能以及自動駕駛等領域。玄鐵910是CPU的IP核，是芯片的關鍵內核驅動力所在。據了解，玄鐵910單核性能達到7.1 Coremark/MHz，主頻達到2.5GHz，比當時業(yè)界最好的RISC-V處理器性能高40%以上。玄鐵910實現性能的突破得益于兩大技術創(chuàng)新：采用3發(fā)射8執(zhí)行的復雜亂序執(zhí)行架構，是業(yè)界首個實現每周期2條內存訪問的RISC-V處理器；基于RISC-V擴展了50余條指令，系統(tǒng)性增強了RISC-V的計算、存儲和多核等方面能力。

　　2.華米科技

　　華米科技創(chuàng)立于2013年，是小米生態(tài)鏈首家在美上市企業(yè)。華米科技基于自身產品發(fā)展和順應國內半導體崛起浪潮兩種考慮，最終涉足RISC-V。公司的策略是自研芯片和投資初創(chuàng)企業(yè)雙管齊下。

　　2017年，華米科技成立了人工智能實驗室，并啟動了人工智能智能可穿戴芯片研究項目，開始 RISC-V 芯片研發(fā)。2018年9月，公司發(fā)布了號稱全球智能穿戴領域第一顆人工智能芯片——黃山1號。這顆芯片基于RISC-V開發(fā)，是全球首款RISC-V開源指令集成的可穿戴處理器，并且集成了AON（Always On）模塊控制器和神經網絡加速模塊。

　　據介紹，這款采用RISC-V架構設計的芯片是全球首款集成AI神經網絡模塊的處理器，內嵌了自研的Heart ID、ECG Engine、ECG Engine Pro和Arrhythmias四大人工智能引擎，能本地化處理AI任務，對心率、心電、心律失常等進行實時監(jiān)測與分析。通過集成的超低功耗傳感器收集模塊，華米一號還可以將傳感器數據搬運到內部SRAM之中，讓數據存儲性能更快更穩(wěn)定，進一步助力可穿戴設備芯片性能的提升。

　　3.兆易創(chuàng)新

　　兆易創(chuàng)新是最早推出基于 Arm Cortex -M3 及 Cortex -M4 內核的通用 MCU 的中國企業(yè)之一。兆易創(chuàng)新的GD32擁有22個Arm Cortex-M產品系列，覆蓋入門、主流、高性能、專用型市場，累計出貨量超過3億顆，客戶數量超過2萬家，憑借23個系列330余款產品所提供的廣闊應用覆蓋率穩(wěn)居市場前列，可以說擁有中國最大的Arm MCU家族。

　　2019年兆易創(chuàng)新發(fā)布了GD32VF103系列RISC-V MCU。GD32VF103系列MCU采用了全新的基于開源指令集架構RISC-V的Bumblebee處理器內核，由兆易創(chuàng)新與中國RISC-V處理器內核IP和解決方案商芯來科技聯(lián)合開發(fā)，主要面向主流型開發(fā)需求，并完整保持了與現有基于Cortex-M的產品在軟件開發(fā)和引腳封裝方面的兼容性。

　　4.芯來科技

　　芯來科技是一家商用RISC-V處理器核IP研發(fā)商。芯來科技推出了中國第一顆開源RISC-V處理器項目蜂鳥E203。蜂鳥E200主要面向極低功耗與極小面積的場景而設計，適合于替代傳統(tǒng)的8051內核或者Cortex-M系列內核應用于IoT或其他低功耗場景。該CPU核的功耗與面積均不遜于同級ARM Cortex-M核，可實現業(yè)界最高的能效比與最低的成本。

　　2020年12月，芯來科技又獲得了天際資本領投，中關村芯創(chuàng)集成電路基金、臨芯投資和啟榕創(chuàng)投跟投，老股東小米長江產業(yè)基金、藍馳創(chuàng)投、新微資本繼續(xù)追投的融資。

　　5.芯啟科技

　　2014年，芯啟科技開始涉足了RISC-V領域，并在接下來的幾年中，陸續(xù)推出了SAR-T6系列、SAR-D9系列和TNA-300系列產品。芯啟的聚焦方向還包括基于RISC-V的 AI 處理器外，在芯啟科技發(fā)布的《芯啟科技面向同業(yè)競爭的策略，技術思路梳理》的文章中，公司表示，研發(fā)對嵌入式的適配、對40nm工藝優(yōu)化，也是芯啟前行的方向之一。

　　6.睿思芯科

睿思芯科公司創(chuàng)辦于2018年，是一家提供RISC-V開源生態(tài)對應領域高端核心處理器決方案的公司，創(chuàng)始團隊來自于 UC Berkeley RISC-V原創(chuàng)項目組。目前，公司主要開發(fā)基于RISC-V技術的處理器IP核、SoC以及軟硬件一體化解決方案，應用于智能穿戴、邊緣計算、傳感器融合和AI加速等領域。

睿思芯科目前發(fā)布了單核32位超低功耗Pygmy-E SiP以及64位多核異構的Pygmy AI芯片，其中包含獨立設計的RISC-V內核RV32IMC和RV64GCV。據悉，Pygmy可應用于高能效的AI場景，比如智能穿戴、智能音箱、掃地機器人等。

Pygmy芯片基于臺積電28nm工藝而造，芯片中的CPU架構是睿思芯科基于RISC-V指令集設計而成，并針對多種AI應用進行了優(yōu)化。芯片中的集成多個個高度可編程AI加速引擎，也是基于睿思芯科自定義開發(fā)的RISC-V矢量擴展指令集設計而成。Pygmy中的RISC-V CPU具有64位位寬，主頻600 MHz，基于RV64G指令集，支持雙精度浮點運算，具備乘法器、除法器、開方器等，主控CPU功耗僅為10mW。據悉，睿思芯科的芯片已進行量產。

　　7.核芯互聯(lián)

　　核芯互聯(lián)成立于2017年6月，是一家主打芯片敏捷設計的初創(chuàng)公司，致力于數字及模擬高端芯片設計。2018年11月，核芯互聯(lián)完成個人投資者數千萬元種子輪融資，公司同時掌握ADC/DAC、時鐘芯片、運算放大器、高速接口和RISC-V IP等多項技術，具備信號鏈全鏈芯片及相關IP設計研發(fā)能力。致力于為用戶提供性能更好、功耗更低、價格更優(yōu)的完整的信號鏈芯片解決方案。

　　今年二月份，核芯互聯(lián)自主研發(fā)成功微架構的RISC-V IP核及MCU系列通用芯片，并對數款數字和模擬芯片進行流片。

　　今年四月份，核芯互聯(lián)在青島芯谷正式發(fā)布璇璣CLE系列MCU。璇璣CLE系列是核芯互聯(lián)基于32位RISC-V內核推出的通用嵌入式MCU處理器，具有高性能、低功耗、高穩(wěn)定性等特點，是存儲資源和對外接口豐富的安全芯片，主要適用于白色家電、工業(yè)控制、物聯(lián)網等對穩(wěn)定性、功耗和計算能力要求較高的應用領域。

　　8.飛利信

　　北京飛利信科技股份有限公司成立于2002年，是國內領先的政府信息化全面解決方案提供商，于2012年在深交所創(chuàng)業(yè)板以智能會議系統(tǒng)第一股成功上市。

　　2018年9月30日，飛利信以RISV-V指令集為核心的自主可控MCU芯片研發(fā)完成基礎測試工作。該MCU芯片屬于32位微控制器，未來將對低功耗廣域網通信技術和電池管理系統(tǒng)兩個應用場景進行優(yōu)化。目前，公司以完全自主知識產權處理器IP核為基礎的自主可控MCU芯片，集成了多種安全模塊，實現從芯片設計、器件封裝、耦合方式、模塊系統(tǒng)的全流程把控，完成從研發(fā)、封裝、性能優(yōu)化、全部測試及用戶手冊編制。

　　9.北京君正

　　北京君正集成電路股份有限公司成立于 2005 年，目前已發(fā)展成為一家嵌入式 CPU 芯片及解決方案提供商。北京君正同時也是中國RISC-V聯(lián)盟副理事長，世界RISCV 聯(lián)盟會員。

　　此前，北京君正在互動平臺上表示，公司的 CPU 研發(fā)隊伍已展開對基于 RISC-V 指令集的CPU 核的研發(fā)。2020半年報中披露，公司基于32位MIPS指令集架構設計了XBurst系列CPU內核，該內核采用了公司創(chuàng)新的微體系結構，其主頻、功耗和面積水平在同等工藝下均領先于工業(yè)界現有的同類32位RISC微處理器內核。

　　10.晶心科技

　　晶心科技股份有限公司于2005年成立于新竹科學園區(qū)的硅導竹科研發(fā)中心。公司全力投入創(chuàng)新架構高效能/低功耗的32/64位嵌入式處理器及相對應系統(tǒng)芯片發(fā)展平臺的設計與發(fā)展，以便對全球快速成長的嵌入式系統(tǒng)應用提供服務。目前公司主要圍繞低功耗高性能的CPU進行開發(fā)，除了CPU IP之外，還提供平臺外圍IP、軟硬件開發(fā)工具、生態(tài)系統(tǒng)等一整套方案。2016年，晶心科技作為創(chuàng)始會員之一加入了RISC-V基金會。

　　2018年4月，晶心科技推出了第一代基于RISC-V架構的AndeStar V5，成為了第一個采用 RISC-V的主流CPU IP公司。晶心科技又于今年1月16日宣布推出AndesCore? 27系列處理器核心，該系列成為RISC-V指令集架構中領先支持向量擴展架構(RISC-V V-extension)的處理器。27系列中將優(yōu)先推出32位處理器A27與64位處理器AX27和NX27V。其中NX27V包含一個支持RISC-V可擴展指令的向量處理單元（VPU）。在完整配置的運行模式下，VPU對MobileNets（一種卷積神經網絡架構）中關鍵函數加速高達30倍以上。與常見的128位SIMD解決方案相比，由于其向量指令發(fā)布的高效率可提供每個周期4倍的處理能力。

　　11.清芯源

　　清芯源公司成立于2018年，創(chuàng)立之初公司就已經認識到自主可控安全可信芯片的重要性，決定從技術上繞開ARM等國際巨頭的專利壁壘，基于團隊30年尖端安全芯片、實時系統(tǒng)、安全技術的研發(fā)實踐積累，充分利用完全開源的RISC-V架構優(yōu)勢，全面掌握了領先的安全軟硬件及芯片系統(tǒng)關鍵技術。

　　今年六月份，清芯源公司完成首次基于RISC-V架構的系統(tǒng)芯片流片，并且已完成了功能、性能、功耗參數測試，所有參數均達到設計參數要求，在功能、性能方面均優(yōu)于ARM Cortex A7系列。下一步，清芯源公司計劃在近期再進行兩次流片 (40nm/28nm)，這兩次流片將加強對芯片級AI-NN安全功能方面的支持，并將進一步優(yōu)化芯片性能和功耗。

　　12.樂鑫科技

　　樂鑫科技（股票代碼：688018）是一家無晶圓廠半導體公司，成立于 2008 年。2019 年 7 月，樂鑫科技在上海證券交易所科創(chuàng)板掛牌上市。

　　2020年11月，樂鑫推出了RISC-V 內核 ESP32-C3芯片，該芯片成本對標 ESP8266，

　　可 pin to pin 兼容 ESP8266 模組；繼承 ESP32 成熟軟件架構，搭載 RISC-V 處理器，支持 Wi-Fi + Bluetooth LE 5.0，400 KB SRAM + 384 KB ROM，睡眠狀態(tài)電流低至 5 μA。

　　13.賽昉科技

　　上海賽昉有限公司成立于2018年8月24日，是一家RISC-V解決方案提供商。

　　2020年9月28日，賽昉科技有限公司，發(fā)布一款基于RISC-V的人工智能視覺處理平臺——驚鴻7100。該平臺是基于RISC-V集深度學習、圖像處理、語音識別、機器視覺為一體的多功能平臺，可應用于自動駕駛、智能無人機、公共安全、交通管理、智能家電、視覺掃地機器人、工業(yè)機器人等智能應用領域。2020年12月，賽昉科技發(fā)布基于RISC-V的處理器內核——天樞系列處理器。