Arm将免费提供嵌入式处理器客制化指令集设计 提防RISC-V架构大举攻入

Arm在嵌入式装置处理器提供客制化指令集设计，或许也是因应近年来RISC-V开放架构设计处理器越来越受市场关注，甚至欧盟单位更计画借由RISC-V架构设计打造各类处理器产品，借此提升欧洲地区在半导体应用发展竞争力。

稍早于美国圣荷西举办的ArmTechCon2019活动中，Arm除了透露目前全球累积出货量已经超过1500亿组，同时由执行长SimonSegars再次强调计画在2023年前恢复上市，更宣布针对嵌入式装置处理器提供客制化指令集设计，同时也将以全新Mbed作业系统加快与合作伙伴在物联网应用成长，此外更宣布将与通用汽车、Toyota、DENSO、大陆集团、Bosch、恩智浦与NVIDIA在内厂商合作成立自驾车辆运算协会(AVCC)，借此推动未来的自动驾驶技术发展。

而针对嵌入式装置处理器设计提供客制化指令集，意味合作伙伴将可在无需额外支付授权费用之下，即可由Arm协助进行客制化修改，借此在市场做出差异化发展，同时也因为是由Arm提供客制化设计服务，因此并不会有软体、指令集相容问题，并且建立在新版Armv8-M指令集架构之后设计，将能使用更多新技术应用。

在此之前，Arm其实已经提供合作伙伴半客制化的处理器设计方案，例如目前Qualm已经借此打造多款半客制化的处理器产品，同时也获得不少市场支持成效，甚至能在每年以更快效率推出新款处理器，并且加入全新技术应用。

不过，此次在嵌入式装置处理器提供客制化指令集设计，或许也是因应近年来RISC-V开放架构设计处理器越来越受市场关注，甚至欧盟单位更计画借由RISC-V架构设计打造各类处理器产品，借此提升欧洲地区在半导体应用发展竞争力。

因此为了维持本身市场优势，Arm也必须持续维持更多发展d性，借此吸引更多合作伙伴持续采用旗下设计方案，避免全面转向采用RISC-V架构设计发展。

除了宣布在嵌入式装置处理器提供客制化指令集设计，Arm在此次活动更宣布透过全新Mbed作业系统加快更多物联网应用成长，并且与亚德诺半导体(AnalogDevices)、赛普拉斯半导体(Cypress)、MaximIntegrated、新唐科技(Nuvoton)、恩智浦(NXP)、瑞萨电子(Renesas)、瑞昱半导体(Realtek)、三星(Samsung)、芯科科技(SiliconLabs)，以及u-blox产品工作群在内合作伙伴维持深度整合，确保接下来的物联网应用成长动能。

另外，此次与通用汽车、Toyota、DENSO、大陆集团、Bosch、恩智浦与NVIDIA在内厂商合作成立自驾车辆运算协会，更计画进一步推动未来自驾车应用发展。

“授权可用”是X86架构和ARM架构的共同点，也是英特尔和Arm公司的护城河。然而，随着RISC-V的崛起，Arm开始坐不住了，因为开源的RISC-V抢夺的就是Arm的市场。

RISC-V架构和ARM架构其实是宿命之战。ARM架构过去被称作进阶精简指令集机器（AdvancedRISCMachine），都是RISC（Reduced Instruction Set Computing ，精简指令集），市场重叠度甚至可以达到100%。
作为精简指令集，RISC-V架构和ARM架构都必将盯着现有的可携带市场以及未来的智能物联网市场。现在是RISC-V蚕食ARM架构的市场，原因在于ARM架构拥有良好的生态系统。然而，在未来这样的优势又能够持续多久呢？

所以，Arm开始着急了。留给RISC-V架构的前路要么是取代ARM架构成为精简指令集的新王，要么被ARM架构彻底边缘化，现有“打官腔”说的“良好共存”想来是万万不会成行的。

Arm自然也不想被温水煮青蛙，每年进步一点点的RISC-V架构现在已经取得了不俗的成绩。

RISC-V联盟在官网上这样讲到，RISC-V是一种开放式ISA（指令集体系结构），为处理器体系结构的创新开创了新纪元。RISC-V基金会由325多家成员公司组成。这是该技术的主要优势。
开源的优势让RISC-V架构吸引了一众有影响力的公司。
我们可以看到，白金会员里面不乏阿里巴巴、三星、美光和谷歌等实力超群的高 科技 公司，而金、银和审计员队列中也有台积电、华为和英飞凌这样在各自领域占据主导地位的大企业。现在这些企业还都是ARM架构的受益者。

当然，这些巨头公司加入RISC-V联盟并非是提前站位然后静观其变，而是投入精力在推动RISC-V走向成熟。

在RISC-V生态中，既有晶心 科技 、Si-Five这样的公司为其打造内核，夯实底层结构，也有阿里巴巴、兆易创新和华米 科技 这样的公司在不断地推出基于RISC-V架构打造的性能领先的处理器产品。

2018年9月17日，华米 科技 正式发布全球智能可穿戴领域第一颗人工智能芯片——“黄山1号”。 “黄山1号”是全球首款集成AI神经网络模块的可穿戴处理器，也是全球首款RISC-V开源指令集可穿戴处理器，拥有AI驱动、闪电性能、苗条功耗三大特点，应用了Always on技术，区别于传统AI，实现了AI从云到端的前移，实时计算无需传输。2019年6月11日，华米 科技 在2019夏季新品发布会上发布了AMAZFIT智能手表2及AMAZFIT米动 健康 手表。AMAZFIT米动 健康 手表正是基于“黄山1号”芯片打造。

2019年7月25日，玄铁910正式发布，这是平头哥半导体成立之后的第一款产品。玄铁910基于RISC-V的处理器IP核，开发者可以免费下载FPGA代码，开展芯片原型设计架构创新。

2019年8月22日，业界领先的半导体供应商兆易创新GigaDevice正式发布基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产品，提供从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持并持续打造RISC-V开发生态。

上述的每一款芯片都极具代表性，而发布时间较为密集，这对于Arm而言已经不是敲醒警钟了，而是警笛长鸣。诚然，就算有了更多的内核以及最新的产品面世，RISC-V架构相较于ARM架构而言还是很稚嫩，毕竟生态系统相差甚远。

中国工程院院士倪光南曾表示，任何一种新兴事物的发展，生态系统的建设是关键。Arm也正是利用这一点在攻击RISC-V架构。但晶心 科技 总经理林志明认为，“这只是给攻击者自己壮胆用的，并没有对RISC-V产生真正的打压，并且，现在攻击开源生态，本身就不会得到任何好处，反倒会产生反作用力。”

令Arm感到恐慌的还有RISC-V未来的潜力，尤其是在智能物联网领域的潜力。在边缘设备的芯片中很多都是以神经网络（NN）硬件进行机器学习，这样就有需求为神经网络配置硬件加速，RISC-V CPU中的ALU（算数逻辑单元） 就可以满足这样的需求。而智能物联网大趋势同样是ARM架构的当下和未来。
在打造RISC-V架构生态系统的过程中，我们可以很明显地感受到一股来自于东方的“神秘力量”，也就是中国芯片公司对于RISC-V架构的推崇和拥护。中国有着巨大的芯片需求，同时中国芯片厂商自己也有需求做大做强，RISC-V架构虽然“军阀割据”但尚未有“一朝天子”，这对于国产芯片厂商而言是莫大的机会。

面对重重危机，Arm已经开始吹响狙击的号角。北京时间2019年10月9日凌晨，Arm宣布在部分CPU内核引入自定义指令功能，即客户能够编写自己的定制指令来加速其特定用例、嵌入式和物联网应用程序。这意味着，从2020年开始，使用Cortex-M33内核及之后的Cortex-M CPU内核系列的所有Arm客户都可以免费使用自定义指令功能。

回顾RISC-V那句话，开源是RISC-V架构最大的竞争力，现在Arm打算让其优势不再。当Arm决定主动出击，此时的RISC-V架构也已经是离弦之箭，进了这“八角笼”只会有一个胜者站着出来。

RISC-V正在成为硅谷、中国乃至全球IC设计圈的热门话题，有人将之比作“半导体行业的Linux”。作为嵌入式生态和移动端芯片的武林盟主，ARM公司自1990年成立以来，一直保持低调。然而最近，ARM因为与RISC-V的纠纷让这家IP巨头成为焦点。

昨天凌晨，全球最大芯片架构（IP）供应商Arm在美国加州圣荷塞举办的一年一度的最大技术年会 Arm TechCon大会宣布推出一项全新的功能Arm Custom instructions，允许客户在特定的CPU内核引入自定义指令功能，从而让客户能够编写自己的定制指令来加速特定的用例、嵌入式和物联网应用程序。

此举一出，Arm无疑增强了芯片合作伙伴的灵活性和差异化，以支持机器学习、人工智能、自驾车、5G 与物联网等全新边缘运算的机会，让其在与完全开放的精简指令集架构RISC-V的竞争中把握主动权，在自己未来5年重回上市的道路上注入了强心剂。在很多读者看来，这是Arm在Risc-V的攻势下做得又一个应对。

RISC-V这个2010年由伯克利研究团队基于自身科研项目而设计的一款CPU全新指令集架构，真的有那么可怕吗？
RISC-V架构的设计哲学就是“大道至简”，在IC繁杂的设计工作中，越简单的设计往往是越可靠的，RISC-V架构就是力图通过架构的定义使得硬件的实现足够简单。其特点在于精简、开源开放、模块化及可定制扩展，RISC-V也成为至今为止最具备革命性意义的开放处理器架构。

不得不说，RISC-V已成为当下最受关注的指令集，不止在全球，尤其是中国更是掀起了热潮。具体表现在联盟的成立、国家政策的支持、企业的布局等等。从目前的情况来看，中国可谓是扛起了RISC-V架构的大旗。

目前国内的平头哥、兆易创新、华米、乐鑫、芯来、格兰仕等众多厂商都有推出基于RISC-V架构的芯片，此外华为也在积极的研发基于RISC-V架构的芯片。

不过，需要指出的是，虽然RISC-V来势汹汹，但是其在高性能这块与Arm的Cortex-A系列内核仍有较大差距，其优势更多还是在于免费、低功耗、易扩展等，这也使得目前RISC-V的应用生态主要集中在物联网领域。对于Arm的威胁也主要是在物联网市场。

早在2017年6月20日，Arm宣布其Cortex-M0/M3处理器内核免收授权费用，版权费也很低。在当时Cortex-M0/M3特别受业界欢迎的时候，Arm毅然放弃授权费，其目的就是要达到实现一万亿的出货量，吸引更多从事IoT的厂商采用Arm的这两个内核。

今年7月，Arm又宣布推出全新的灵活接入（Flexible Access）式IP授权方式——Arm Flexible Access。它允许芯片设计师在为最终的选择支付授权费之前，尝试不同的芯片设计。目的是让人们更容易买得起ARM IP，同时也可以使得客户根据需求评估更广泛的产品。

近日，Arm又发起另一波反击，据Arm中国官方微信报道，Arm首席执行官Simon Segars 在10月9日的Arm TechCon 2019大会中宣布推出Arm Custom Instructions（客制化指令），这是针对Armv8-M架构新增的功能。

2020年上半年开始，客制化指令初期将在Arm Cortex-M33 CPU上实施，并且不会对新的或既有授权厂商收取额外费用，同时让SoC设计人员在没有软件碎片化风险下，得以针对特定嵌入式与IoT应用加入自己的指令。

手机时代已去，物联网俨然已成新角斗场，摩尔定律衰落，以及对边缘计算性能的不断增长的需求，导致了对产品定制和专门化的需求。物联网高度碎片化的市场以及芯片低功耗的要求，RISC-V的搅局让Arm不得不调风转舵，以回击挑战。

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