半导体开源架构RISC-V崛起,华为、阿里等中企积极参与

半导体开源架构RISC-V崛起,华为、阿里等中企积极参与,第1张

(全球TMT2022年3月16日讯)在半导体开发领域,“RISC-V”正在崛起。RISC-V是规定半导体基本规格的指令集架构(ISA)之一,由美国加州大学伯克利分校的研究人员从2010年开始开发。RISC-V最大的优势在于完全的免费开源。最近RISC-V的存在感提升。该标准首先在可穿戴设备和智能家电等领域不断得到应用,有预测显示,到2025年采用率将达到近3成。

在中国,华米 科技 等可穿戴设备厂商一直采用这种架构。阿里巴巴集团以RISC-V为基础开发出了用于物联网的AI芯片,并将其IP公开。此前有消息称,华为为鸿蒙系统的开发人员提供了首个基于RISC-V架构的鸿蒙开发板Hi3861芯片。

海外的大型IT企业也在积极采用RISC-V。美国谷歌2021年10月推出了新款智能手机“Pixel 6”系列,利用RISC-V为该系列开发了用于保护数据的半导体。美国苹果已开始在招聘网站上招募“RISC-V程序员”。 西部数据提出了将存储装置的控制半导体换成RISC-V产品的方针。日本企业方面,索尼半导体解决方案和日立制作所等也加入了该团体。

ARM正式宣布了,历经十年的时间,规模最大的一次技术改革Armv9 架构诞生了,值得注意的是,Arm 确定其 Armv9 架构不受美国限制, 因为不含美国技术!

对于这个消息也在半导体行业中引来了极大的反响,ARM的架构到底有多大的影响力。要知道想要生产芯片,芯片架构是必经之路,而在芯片架构方面,ARM具备了垄断性的优势。

去年一个收购计划,成为了人们热议的话题,英伟达想要以400亿收购ARM,之后有不少的人对于此次的收购事件表示反对,假设英伟达收购了ARM,那么垄断的局面将出现。

我国的工程院士倪光南,硅谷巨头等等都纷纷表示,一定要阻止这次的收购计划。可想而知,ARM在半导体领域中具备了一定的作用。全球有不少的企业都是采用ARM的芯片架构,ARM架构适用的领域非常的广泛,将用户很多的电子产品,比方说笔记本、平板、手机、服务器等等。

ARM因为在这个领域具备了领先的地位,因此一直以来都不缺客户,曾经的华为也是ARM的客户,华为购买了ARM V8架构的永久使用权,而在规则之后,华为也受到了一定的局限。

如今ARM正式宣布了,不仅仅发表了新一代的V9芯片架构,并且还是不含美国技术。这也意味着ARM在出货上并不会受到美国方面的干扰。

在去年的时候,规则已经正式下发了,也让华为面临“缺芯”,虽然目前的库存量还足够支撑华为,但是解决芯片问题势在必行。自研芯片已经成为了未来的发展战略。

要知道芯片从设计到研发需要很多的技术和设备,对于华为来说在芯片领域有一定的建树,比方说华为海思就是一家优秀的芯片设计公司,但是想要实现完全自主研发的,还需要在很多技术上完成突破。

如果说因为受到规则的影响,ARM的架构也无法提供给华为,那么距离华为芯片自主研发的距离将又远了一步。而随着ARM的发声也表示华为海思与ARM的合作性非常大。

对于ARM公司来说,自然是希望自己的产品能够占据庞大的市场份额,这样公司的整体营收才会高。而华为是一家 科技 公司,所占的市场份额也是非常大的,如此大体量的企业,ARM自然也是想要寻求合作的。

正如之前的台积电,华为是台积电的第二大客户,每年都为台积电贡献了不少的营收。而双方的合作也是非常的融洽,而正是因为规则方面的问题,也让台积电失去了第二大客户。

而ARM表示,新一代的芯片架构,不含美国技术,这就说明了,彼此的合作将不会受到约束。 据悉,ARM的新一代的V9芯片架构在性能上有极大的提高,将上涨30%,这也表明了手机芯片的性能之后也将呈现上涨的趋势。

华为迎来了一大喜讯,在芯片架构上将不受约束力。虽然说我们对于芯片未来的规划是完成自主研发,实现国产芯片。但是我国对于芯片的需求量是庞大的,如果说完全依靠自己在技术上取得突破,那么肯定是需要一定的时间。

因此ARM表明,新一代的V9芯片架构不含美国技术对于华为来说是一大喜讯,自主研发芯片又近了一步。当然这不代表,在未来我们将依赖ARM的芯片,从芯片的事情上,人们更清楚认知到核心技术掌握在手上具备多么重要的作用。

如今已经有越来越多的人加入到自研芯片的阵营中去,这对于我国芯片想要实现自研化,将起到了有力的助推。我们也相信完全自主研发并不会太久。

因为众所周知的原因,华为已经很久没推出自研Arm架构的处理器了。但这并不意味着华为已经放弃处理器业务。华为轮值董事长表示,海思(华为芯片部门)的研发还在继续,为未来做些准备。

过去华为处理器上的CPU核心有的是基于Arm架构开发,有的直接是基于Arm提供核心“魔改”。但现在英伟达准备收购Arm,这使得华为不得不再次考虑Arm架构的可靠性。

不只是华为和国内的企业,美方也有不少知名的半导体公司对这场交易持反对态度。但美半导体公司更多的是出于商业角度考虑,而咱们的半导体公司考虑的内容就复杂一些。

尽管各界存在不少反对的声音,但英伟达对这场交易的最终结果持乐观态度。其首席执行官黄仁勋相信,各监管机构最终会批准这笔交易。

如果这场交易真的完成,那么意味着美将拥有世界上两大主流的指令集Arm和x86(已有)。

目前,在消费级市场,Arm和x86这两种CPU架构几乎占据了全部的市场份额。你所使用的手机、平板、电脑的CPU,不是Arm架构就是x86架构。

不过在Arm和x86市场份额的空隙中,还有一种CPU架构应用在消费级市场,它主要用在智能穿戴设备上 。

它就是RISC—V指令集架构。

该指令集被很多厂商看好,其中包括率先推出x86处理器的英特尔。

而作为国内消费级芯片市场一哥的华为海思,目前还没有正式的推出基于RISC—V的芯片。

不过值得一提的是,用于HarmonyOS的Hi3861开发板的芯片应该是基于RISC-V开发,因为在它的开发环境中有提到“gcc riscv32”字样。

网友们认为,这是华为从Arm转向RISC—V的标志事件。

最关键的,RISC—V是完全开放的

或者说不受限制的

RISC-V指令集可以用于任何目的,允许任何人设计、制造以及销售RISC-V芯片和软件。

它遵循BSD授权协议,不但使用不受限制,甚至开发者可以在其基础上发展的指令集架构闭源、收费。这都是完全运行的。

虽然该项目始于加州大学伯克利分校,但许多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。而且为了保证中立性,RISC—V基金会的总部特意从美国迁至瑞士。官方毫不避讳的表示,这就是为了确保美国之外的大学、政府及公司可不受**影响使用开源的 RISC-V。

另外值得一提的是,在该基金会最核心的13名会员中,除了西部数据和SiFive其余都为中国企业。其中包括有能力基于Arm架构开发出高性能SoC、CPU的华为,以及在国内,手机SoC设计能力仅次于华为的紫光展锐。

RISC—V能吸引华为等开发者的不只是它的开放性,更多的是其在技术上的优势。

关于RISC—V架构性能的描述

有 科技 媒体称,x86的特长在处理数据的量上,而Arm的特长在处理数据的速度上,二者各有优势,难以互替,而RISC—V则兼具二者一定的优势。

该指令集用于现代计算设备,设计者考虑到了这些设备用途中的性能与功率、效率问题。除此之外,RISC—V还具有众多支持的软件,这解决了新指令集通常的弱点。

架构精简,门槛低

RISC-V基础指令集只有40多条,加上其它的模块化扩展指令总共几十条指令。 RISC-V的规范文档仅有145页,而“特权架构文档”的篇幅也仅为91页。

早已商用架构的x86和Arm架构,为了能够保持架构的向后兼容性,其不得不保留许多过时的定义,导致其指令数目多,指令冗余严重,文档数量庞大,所以在这些架构上开发的门槛很高。

模块化

RISC-V将不同的部分以模块化的方式组织在一起,并试图通过一套统一的架构来满足各种不同的应用场景,这种模块化是x86与ARM架构所不具备的。

除此之外,RISC—V架构还具有完整的工具链、易于移植等优势。

一个对RISC—V架构的误解

因为目前还没有性能达到x86或Arm高端CPU水平的RISC—V处理器,所以很多人以为RISC—V架构是专门针对都性能要求不高的低功耗处理器设计,但其实,基于该架构的处理器是可以面向高性能计算场景的。

目前学术界已经有基于RISC-V架构的511核处理器(Celerity)。

而在商用上,SiFive自称RISC—V阵营中性能最强的P550CPU在四核心下,占用的芯片大小与单个Arm Cortex-A75相同,但P550在性能上表现更佳。

P550在SPECINt 2006测试中的得分为8.65/GHz(P550 delivers 8.65 SPECInt 2006 per GHz),可以与Cortex-A75相媲美。

基于RISC—V架构,是可以开发高性能CPU的,但需要充足的资金,长期的研发。

比起已经大规模商用的Arm和x86,RISC—V还处在早期阶段,日后基于此架构的高性能CPU会来的。


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