多家公司推出了基于 RISC-V 架構(gòu)的芯片，RISC-V架構(gòu)現(xiàn)今走勢(shì)如何？

中國(guó)的芯片市場(chǎng)長(zhǎng)期浸泡在“重應(yīng)用輕設(shè)計(jì)”的理念中，如果不是特朗普的禁售“大棒”拍下來(lái)，恐怕至今還不覺醒，也正是中國(guó)市場(chǎng)的覺醒，把 RISC-V 從不溫不火推向了“熊熊燃燒”。如今，華為、高通、谷歌、三星、英偉達(dá)、NXP 等 100 多家科技公司已經(jīng)加入 RISC-V 陣營(yíng)，國(guó)內(nèi)也有多家公司推出了基于 RISC-V 架構(gòu)的芯片，阿里平頭哥、兆易創(chuàng)新、華米科技、樂鑫等均在其列。

針對(duì) RISC-V 架構(gòu)，業(yè)內(nèi)也有諸多質(zhì)疑聲，RISC-V 內(nèi)核是否是真正開源?未來(lái) RISC-V 和 Arm 將呈現(xiàn)怎樣的競(jìng)爭(zhēng)格局?RISC-V 是否能助力中國(guó) IC 市場(chǎng)的崛起?帶著這些疑問(wèn)，與非網(wǎng)記者采訪了半導(dǎo)體行業(yè)資深人士顧長(zhǎng)怡先生。

顧長(zhǎng)怡，本碩畢業(yè)于上海交通大學(xué)，后獲得美國(guó)南加州大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)碩士學(xué)位，在美國(guó)多家高科技公司從事嵌入式系統(tǒng)和 FPGA 的開發(fā)工作，在軟硬件開發(fā)和數(shù)字信號(hào)處理方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，是美國(guó) PulseRain Technology 公司的創(chuàng)始人。2018 年，在由 RISC-V 基金會(huì)官方舉辦的全球首屆 RISC-V Soft CPU 設(shè)計(jì)大賽中，由顧長(zhǎng)怡先生主持設(shè)計(jì)的 PulseRain Reindeer 處理器內(nèi)核脫穎而出榮獲季軍。2019 年，在以物聯(lián)網(wǎng)安全為主題的第二屆競(jìng)賽中，他主持設(shè)計(jì)的 PulseRain Rattlesnake 處理器成功挫敗了所有的黑客模擬攻擊，綜合成績(jī)獲第一名。

RISC-V架構(gòu)是否屬于真正的開源模式?

從技術(shù)層面看，開源架構(gòu)分三種形式，即完全開源、部分開源、封閉模式。封閉模式不難理解，英特爾的 x86 架構(gòu)就是這種模式，不經(jīng)過(guò)英特爾的授權(quán)其它公司無(wú)法使用 x86 架構(gòu)設(shè)計(jì)芯片，目前國(guó)外只有 AMD 拿到了 x86 授權(quán)，國(guó)內(nèi)只有兆芯通過(guò)威盛拿到 x86 授權(quán)。

針對(duì)“部分開源”，顧長(zhǎng)怡做了詳細(xì)解釋，實(shí)際上，就我對(duì)其它代碼庫(kù)的觀察，“部分開源”可以有兩種做法：一種是只公開非核心部分，而核心部分則保持封閉。另外一種做法是將源代碼做混淆處理(Obfuscation，比如將變量名替換為隨機(jī)生成的字符串等)。這兩種做法都不利于社區(qū)的合作，使得其他人很難對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)做進(jìn)一步的改進(jìn)。對(duì)于社區(qū)合作來(lái)說(shuō)，最好的方式當(dāng)然是“完全開源”，這樣有利于不同設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間互相學(xué)習(xí)與合作，博采眾長(zhǎng)。

我們平時(shí)都說(shuō) RISC-V 是開源架構(gòu)，實(shí)際上是指 RISC-V 指令集是完全開放的。但是對(duì)基于該指令集而實(shí)現(xiàn)的 RISC-V 處理器，則其設(shè)計(jì)并沒有必要也向大眾完全開放。實(shí)際上，對(duì)于 RISC-V 處理器，其設(shè)計(jì)源代碼可以采取上面提到的三種形式中的任何一種。不過(guò)因?yàn)橹噶罴_放而產(chǎn)生的慣性，使得目前大部分的 RISC-V 處理器設(shè)計(jì)也都采用了“完全開源”的形式。而這對(duì) RISC-V 的發(fā)展是非常有利的。除了前面提到的處理器設(shè)計(jì)可以博采眾長(zhǎng)以外，這還極大方便了操作系統(tǒng)和編譯器的開發(fā)，并使系統(tǒng)優(yōu)化整合變得相對(duì)容易。我覺得這種從下到上的完全開放才是 RISC-V 最大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

目前，不僅采用 RISC-V 架構(gòu)的芯片廠商越來(lái)越多，加入 RISC-V 陣營(yíng)的 IP 廠商也在不斷增加，國(guó)內(nèi)的晶心科技和芯來(lái)科技都已經(jīng)推出了針對(duì) RISC-V 架構(gòu)的 IP 產(chǎn)品，隨著 IP 廠商開啟收費(fèi)模式，RISC-V 是否還算真正的開源架構(gòu)?用戶使用的門檻是否會(huì)持續(xù)加大?

顧長(zhǎng)怡先生的回答是：我前面提到，RISC-V 的處理器設(shè)計(jì)可以采取“完全開源”、“部分開源”、“封閉模式”這三種形式中的任何一種。我相信隨著 RISC-V 商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的深入，會(huì)有越來(lái)越多的公司選擇后兩者。不過(guò)，討論誰(shuí)是“真正的”開源架構(gòu)可能并沒有那么重要，畢竟“不管黑貓白貓，能捉老鼠的就是好貓。”而且我也不覺得用戶使用的門檻會(huì)因?yàn)樯虡I(yè)化運(yùn)營(yíng)而持續(xù)加大。恰恰相反，由于大量“完全開源”設(shè)計(jì)的存在和 ARM 的強(qiáng)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)，用戶使用的門檻很可能會(huì)一直保持在比較低的水平。

RISC-V能否承載起中國(guó)IC崛起的重任?

自己強(qiáng)大才是真的強(qiáng)大，美國(guó)在芯片市場(chǎng)處處發(fā)難也激起了國(guó)內(nèi)創(chuàng)業(yè)者自主研發(fā) IC 的熱情。RISC-V 的開源吸引了全球的關(guān)注，印度已經(jīng)將 RISC-V 定為國(guó)家指令集;以色列國(guó)家創(chuàng)新局將基于 RISC-V 研制作為全國(guó)企業(yè)服務(wù)的處理平臺(tái);去年，RISC-V 中國(guó)聯(lián)盟成立，上海市政府宣布支持 RISC-V 架構(gòu)芯片，RISC-V 中國(guó)聯(lián)盟秘書長(zhǎng)包云崗認(rèn)為，“RISC-V 指令集有望像開源軟件生態(tài)中的 Linux 那樣，成為計(jì)算機(jī)芯片與系統(tǒng)創(chuàng)新的基石。”

中國(guó)開放指令生態(tài)(RISC-V)聯(lián)盟秘書處主任、中科院計(jì)算所高級(jí)工程師張科曾表示，在各類芯片中，處理器芯片是設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中最為復(fù)雜的一類芯片，被公認(rèn)為“集成電路皇冠上的明珠”，更是各國(guó)爭(zhēng)相搶占的制高點(diǎn)，而指令集架構(gòu)是處理器芯片的“靈魂”，如果處理器芯片能夠基于開放、免費(fèi)的指令集架構(gòu)設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)源代碼等文件開源，勢(shì)必推動(dòng)芯片及信息產(chǎn)業(yè)的新一輪變革。

在這樣的大背景下，RISC-V 被看作中國(guó)集成電路領(lǐng)域的新機(jī)遇，被寄予很高的期望， 顧長(zhǎng)怡先生從技術(shù)角度發(fā)表了自己的看法，“RISC-V 是否能承擔(dān)起這樣的責(zé)任，這個(gè)我不敢妄下斷語(yǔ)。不過(guò)我可以肯定的是，RISC-V 是目前所有可行的選擇中最好的選擇。RISC-V 不論是技術(shù)的先進(jìn)性，還是軟硬件生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)模，目前在所有的開源指令集中都是最棒的。”