ARM太貴，80多家科技巨頭悄然站隊開源芯片架構(gòu)RISC-V

“ARM實在太貴了?！毙畔踩酒綝over Microsystems聯(lián)合創(chuàng)始人Jothy Rosenberg說。你可能對這位創(chuàng)業(yè)者不熟悉，沒關(guān)系，眾多你天天聽說的公司也和他有同感。

據(jù)The Information報道，ARM的昂貴價格把Google、高通、三星等80多家科技公司推到了同一條戰(zhàn)線上。它們正在合作開發(fā)新的開源芯片設(shè)計，為自動駕駛等新興技術(shù)的芯片開發(fā)提供一種成本更低的方式。

△RISC-V原型

這個開源芯片設(shè)計名為RISC-V，其開發(fā)由一個非營利性基金會主導(dǎo)。

消息人士稱，特斯拉近期已加入RISC-V基金會，并考慮在新款芯片中使用免費的RISC-V設(shè)計。西部數(shù)據(jù)和英偉達(dá)已宣布，計劃在部分產(chǎn)品中引入這種新的芯片設(shè)計。

ARM究竟有多貴呢？根據(jù)Quora上一份不太新鮮的回答，從幾十萬美元到幾百上千萬美元不等。法國芯片創(chuàng)業(yè)公司Greenwave最近接受The Information采訪時說，他們?nèi)绻褂肁RM架構(gòu)，要花掉1500萬美元的授權(quán)費。

文章開頭提到的Jothy就說，僅僅從成本來看，這就會導(dǎo)致創(chuàng)業(yè)公司轉(zhuǎn)向RISC-V。

革命性的芯片設(shè)計

顧名思義，RISC-V是RISC的第五個版本。

△John L. Hennessy和David A.Patterson

RISC，即“精簡指令集計算機(jī)”，正是今年兩位新晉圖靈獎得主對行業(yè)的重大貢獻(xiàn)，由加州大學(xué)伯克利分校于1980年發(fā)布。芯片指令集幫助計算機(jī)軟件與底層硬件設(shè)備通信，是計算機(jī)的基本組成部分。

近年來，最主要的芯片指令集設(shè)計是x86，英特爾和AMD廣泛使用、在PC市場占主導(dǎo)地位。

ARM的芯片設(shè)計則是基于早期RISC架構(gòu)。ARM將這種設(shè)計授權(quán)給多家芯片廠商，而此類芯片幾乎被用于所有智能手機(jī)。

RISC-V不僅與ARM形成了競爭，對于x86來說，也是一種替代選擇，最終可能會給英特爾和AMD造成威脅。但在PC和服務(wù)器市場，既有芯片架構(gòu)的地位非常牢固，因此在短期內(nèi)RISC-V還無法掀起太大波瀾。

和統(tǒng)治著服務(wù)器操作系統(tǒng)的Linux一樣，RISC-V也是一種開源技術(shù)，不屬于某家特定公司，如果它繼續(xù)快速發(fā)展，可能會成為首個廣泛使用的開源指令集設(shè)計。

許多研究RISC-V的人將這個圈子的能量比作上世紀(jì)90年代的Linux開源運(yùn)動。當(dāng)時，科技行業(yè)的許多人士都對開源操作系統(tǒng)能否成功持懷疑態(tài)度。然而最終，Linux成為了服務(wù)器領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的操作系統(tǒng)，并且成為了Android系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

開源的硬件非營利性組織lowRISC正在開發(fā)基于RISC-V的芯片設(shè)計。該組織聯(lián)合創(chuàng)始人及總監(jiān)Alex Bradbury表示：“許多其他技術(shù)都已經(jīng)開源，但指令集是缺失的一環(huán)。這有些奇怪，因為指令集是硬件和軟件之間的最基本接口?！?/p>

對企業(yè)來說，開源技術(shù)的使用成本較低，因為不會有哪家公司跳出來收專利費。RISC-V可以為芯片行業(yè)創(chuàng)業(yè)公司打開一扇大門。以往，這些公司負(fù)擔(dān)不起ARM昂貴的授權(quán)費用，也沒有能力從頭開始開發(fā)自己的芯片架構(gòu)。

然而ARM的Ronco認(rèn)為，由于硬件和軟件之間存在根本性的區(qū)別，因此將RISC-V與Linux進(jìn)行類比并不是非常合適。他說：“軟件存在漏洞。如果你找到漏洞，那么就可以進(jìn)行更新。但對于硬件，你沒法這么做。你無法對硬件漏洞去打補(bǔ)丁。想要開發(fā)芯片，質(zhì)量的門檻會更高?！?/p>

定制化帶來的好處

企業(yè)喜歡RISC-V還有個原因，即RISC-V支持芯片設(shè)計公司在核心架構(gòu)之上添加額外功能。這使得它們可以根據(jù)自己的目標(biāo)來定制芯片。相比之下，ARM指令集不支持這樣的修改。

成千上萬開發(fā)者正在開發(fā)RISC-V開源標(biāo)準(zhǔn)的各個部分，包括添加與人工智能和信息安全相關(guān)的新功能。

RISC-V基金會執(zhí)行董事Rick O’Connor認(rèn)為：“如果我們以適當(dāng)?shù)姆绞饺ネ七M(jìn)，那么RISC-V將成為未來50年真正的計算平臺?！?/p>

早期使用者

首批依賴RISC-V設(shè)計的公司之一是存儲設(shè)備廠商西部數(shù)據(jù)。去年11月，該公司宣布，未來幾年多款產(chǎn)品將轉(zhuǎn)向RISC-V芯片。目前，西部數(shù)據(jù)使用授權(quán)自ARM等公司的芯片設(shè)計。

西部數(shù)據(jù)首席執(zhí)行官Martin Fink表示，該公司對RISC-V感興趣，是因為希望將更復(fù)雜、訂制化的處理器引入其存儲設(shè)備。

RISC-V設(shè)計也在逐漸進(jìn)入設(shè)備的底層芯片。例如英偉達(dá)表示，將在配合GPU使用的底層微控制器中使用RISC-V設(shè)計。此前，英偉達(dá)使用定制開發(fā)的微控制器芯片F(xiàn)alcon。

另一方面，許多公司正開始開發(fā)更復(fù)雜的RISC-V處理器。

lowRISC聯(lián)合創(chuàng)始人Robert Mullins說：“最初的討論是將RISC-V用在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的微型處理器核心，但情況正發(fā)生變化。過去12個月，許多人都在關(guān)注，將RISC-V應(yīng)用至主要的應(yīng)用處理器。許多業(yè)內(nèi)人士都在認(rèn)真討論此事。”

芯片創(chuàng)業(yè)的興起

與此同時，新興創(chuàng)業(yè)公司正在涌現(xiàn)。

SiFive也是這一領(lǐng)域的新秀，這家公司由加州大學(xué)伯克利分校教授Krste Asanovic與他的兩名研究生共同創(chuàng)立。Asanovic是RISC-V最初的開發(fā)者之一。SiFive正在為小型設(shè)備和服務(wù)器計算機(jī)開發(fā)RISC-V芯片。SiFive也在嘗試將芯片設(shè)計授權(quán)給他人，模仿ARM的商業(yè)模式。

根據(jù)PitchBook的數(shù)據(jù)，到目前為止SiFive已完成4800萬美元融資，投資方包括Sutter Hill Ventures和Spark Capital等。

還有一家此類創(chuàng)業(yè)公司是來自法國Grenoble的Greenwave Technologies。該公司正使用RISC-V架構(gòu)為低功耗設(shè)備開發(fā)人工智能芯片。盡管只完成了380萬美元的融資，但該公司已經(jīng)推出了測試芯片。

Greenwave商業(yè)開發(fā)副總裁Martin Croome表示：“如果我們使用ARM架構(gòu)，那么需要獲得架構(gòu)授權(quán)，花掉1500萬美元。如果是這樣，那么我們的投資方就是在支持ARM，而不是我們的創(chuàng)新?！?/p>

ARM架構(gòu)授權(quán)支持芯片廠商修改芯片，但同時必須遵守ARM設(shè)置的許多條件。這是為了確保ARM處理器兼容廣泛的應(yīng)用。

ARM的Ronco表示，1500萬美元這個數(shù)字是不準(zhǔn)確的?！斑@顯然是無稽之談。我們提供廣泛的產(chǎn)品。”

另一家全面擁抱RISC-V的創(chuàng)業(yè)公司是Esperanto Technologies。與伯克利教授Dave Patterson一起，該公司的創(chuàng)始人Ditzel是1980年時最初RISC架構(gòu)學(xué)術(shù)論文的共同作者。Esperanto試圖開發(fā)強(qiáng)大而節(jié)能的芯片，瞄準(zhǔn)人工智能應(yīng)用。該公司希望這樣的芯片能集成4000個RISC-V處理器，展開并行計算。

Esperanto最初的想法是設(shè)計訂制的指令集，但最終決定使用RISC-V。Ditzel表示，這是因為RISC-V已經(jīng)足夠優(yōu)秀。這樣做意味著Esperanto不必組建龐大的軟件團(tuán)隊，開發(fā)工具去支持訂制的芯片。編譯器和調(diào)試器等底層工具的開發(fā)將由基金會的成員們來完成。

Ditzel表示：“通過RISC-V基金會，感覺就像是有1000個人正在為我們工作?！?/p>

Esperanto到目前為止已融資超過3000萬美元，投資方包括西部數(shù)據(jù)等等。

行業(yè)的巨變

在RISC-V發(fā)展的同時，半導(dǎo)體行業(yè)正在經(jīng)歷一場巨變。設(shè)計成本的增加和激烈的競爭正推動芯片設(shè)計公司的整合。例如博通近期曾試圖收購高通，但遭到了美國政府的直接反對。

同時，此前指導(dǎo)市場發(fā)展的摩爾定律已不再適用。RISC-V基金會的O’Connor表示：“輕松的工作已經(jīng)做完了?！?/p>

與此同時，芯片制造技術(shù)的發(fā)展相對較慢，科技行業(yè)將重心更多地轉(zhuǎn)向了專業(yè)化芯片。在人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，定制化變得尤為重要。和其他應(yīng)用領(lǐng)域相比，人工智能需要更強(qiáng)大的計算能力，而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備則對芯片功耗有著嚴(yán)格要求。RISC-V的支持者認(rèn)為，這種架構(gòu)帶來了更好的靈活性，而ARM并不支持這樣的專業(yè)訂制。

RISC的聯(lián)合發(fā)明人Patterson從伯克利退休之后，正兼職在谷歌人工智能團(tuán)隊工作。他表示：“這些都是激動人心的時刻。計算機(jī)架構(gòu)的黃金時代是在80年代。但我也看到，我們正回到當(dāng)年。我們需要看到指令集的創(chuàng)新?！?/p>

ARM的危機(jī)

RISC-V的成功，也就意味著軟銀旗下ARM受到嚴(yán)重影響。ARM正試圖將智能手機(jī)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位拓展至其他市場。

盡管ARM在手機(jī)芯片市場的地位看起來很穩(wěn)固，但了解RISC-V相關(guān)工作的人士認(rèn)為，在新興技術(shù)領(lǐng)域，ARM的業(yè)務(wù)發(fā)展前景并不確定。

不過，ARM并不同意這種看法。

ARM嵌入式和汽車業(yè)務(wù)副總裁兼總經(jīng)理John Ronco表示：“開源指令集的概念并不新鮮。對ARM來說，競爭已經(jīng)司空見慣。這不是ARM與RISC-V之間的零和游戲。我們正在多個領(lǐng)域擴(kuò)大市場份額?！?/p>

他同時指出：“正如我們的預(yù)期，在與客戶的交流中，RISC-V出現(xiàn)的頻率越來越高。我并不認(rèn)為已有任何產(chǎn)品開始量產(chǎn)。但在某些場景下，我認(rèn)為RISC-V的存在是合理的?！彼貏e提到了學(xué)術(shù)和科研領(lǐng)域。

RISC-V帶來的威脅令外界開始質(zhì)疑軟銀收購ARM的交易。

軟銀于2016年以320億美元的價格收購了ARM，這個價格較ARM當(dāng)時的市值有32%的溢價。事后，甚至軟銀的一名董事也對這筆交易提出批評。

軟銀的想法是，ARM可以定位于把握科技發(fā)展的下個浪潮：人工智能，以及消費者日常生活中越來越多的計算設(shè)備，即物聯(lián)網(wǎng)。然而，RISC-V給這個戰(zhàn)略帶來了威脅。盡管ARM渴望成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的領(lǐng)先者，但越來越多物聯(lián)網(wǎng)工程師青睞RISC-V。后者提供了比ARM更好的靈活性，可以用于開發(fā)訂制的處理器。

軟銀沒有就RISC-V的崛起做出回應(yīng)。

在移動設(shè)備市場，ARM的地位相當(dāng)穩(wěn)固。該公司的芯片設(shè)計被廣泛用于Android和iOS平臺。ARM的收入主要來自于智能手機(jī)芯片合作伙伴，例如蘋果、高通和三星。蘋果和谷歌可能會認(rèn)為，不值得花時間將所有移動端軟件都移植到RISC-V芯片上。

芯片行業(yè)資深創(chuàng)業(yè)者Dave Ditzel表示：“對ARM來說短期影響不大，但該公司的整個商業(yè)模式將受到威脅。RISC-V還需要很多年時間，才能像ARM一樣成熟。但如果我是ARM，那么就不會對現(xiàn)在的情況心滿意足?！彼膭?chuàng)業(yè)公司Esperanto Technologies正在開發(fā)一款RISC-V芯片。

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