第一顆采用RISC-V的AI芯片來了，ARM真的危險(xiǎn)了

全球嵌入式領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)ARM正在備受煎熬，這種煎熬來自于他的母體——RISC，可能正像RISC的讀音一樣，ARM即將risk(危險(xiǎn))了。近日華米科技發(fā)布的黃山1號(hào)芯片，號(hào)稱全球智能穿戴領(lǐng)域中第一個(gè)人工智能芯片，它使用的正是RISC-V架構(gòu)而非傳統(tǒng)的ARM架構(gòu)，因此也是全球第一款RISC-V開源指令穿戴處理器。RISC-V的成功，也就意味著軟銀旗下ARM受到嚴(yán)重影響。

黃山一號(hào)：具有里程碑式的意義

如今可穿戴設(shè)備日趨同質(zhì)化。一樣的外形、一樣的處理器、一樣的功能，似乎可穿戴設(shè)備家家都一樣，并沒有標(biāo)新立異的地方。作為全球第二大可穿戴品牌，華米有必要在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)構(gòu)建硬件壁壘，并以此打造差異化競爭。華米科技基于RISC-V指令集開發(fā)出了黃山1號(hào)人工智能芯片，對(duì)于華米而言，黃山1號(hào)在其芯片研發(fā)上有里程碑式的意義。

黃山1號(hào)可以說是一顆含著金鑰匙出身的芯片，面世之初其身上便掛著三個(gè)第一的頭銜，它是可穿戴領(lǐng)域第一顆RISC-V處理器、可穿戴領(lǐng)域第一顆集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速模塊的處理器、可穿戴領(lǐng)域第一顆集成Always On模塊的處理器。相比ARM Cortex-M4處理器的運(yùn)算效率高出38%。該處理器擁有四大核心人工智能引擎：心臟生物特征識(shí)別引擎 、ECG、ECG Pro、心律異常監(jiān)測引擎。黃山1號(hào)主頻最高240MHz、采用55nm制程工藝，具備AI驅(qū)動(dòng)、閃存性能、超低功耗三大特點(diǎn)。目前該芯片已流片成功，并將在2019年上半年正式應(yīng)用。

據(jù)華米科技董事長兼CEO黃汪表示：“我們做這個(gè)芯片的出發(fā)點(diǎn)是解決可穿戴設(shè)備醫(yī)療和健康領(lǐng)域的問題，要做24小時(shí)的心率不齊、房顫疾病監(jiān)測的話，軟件計(jì)算明顯功耗太高，選用RISC-V架構(gòu)主要是RISC-V更省電，因而我們選用了這個(gè)架構(gòu)。”

黃山1號(hào)AI芯片的發(fā)布，不僅僅給了我們對(duì)于未來可穿戴設(shè)備更多可能性的憧憬，也大大推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。就連RISC-V聯(lián)盟的主席和成員們都表示：黃山1號(hào)人工智能芯片是全球第一顆基于RISC-V的可穿戴處理器，RISC-V應(yīng)用場景拓展向前邁進(jìn)了一大步，期待它在智能可穿戴領(lǐng)域的精彩表現(xiàn)。

這顆重磅的處理器，居然是華米發(fā)布?其實(shí)毫不意外。近年來隨著國內(nèi)外可穿戴市場的爆發(fā)式增長，華米可以說是其中最大的受益者。華米獨(dú)家提供給小米的小米手環(huán)目前的市場占有率維持在世界第二，僅次于蘋果，第三位則是Fitbit。由此來看，黃山1號(hào)出自華米之手，合情合理。

華米科技還提到了他們今年6月份投資了SiFive公司，后者是一家專做RISC-V處理器IP的公司，于2015年7月由RISC-V發(fā)明者所創(chuàng)立，是全球首家基于RISC-V 制化的半導(dǎo)體企業(yè)，在世界10個(gè)國家和地區(qū)設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，已成為當(dāng)前規(guī)模最大的RISC-V商業(yè)化公司。

革命性的芯片設(shè)計(jì)RISC-V

顧名思義，RISC-V是RISC的第五個(gè)版本。RISC，即“精簡指令集計(jì)算機(jī)”，正是下面兩位今年新晉圖靈獎(jiǎng)得主John L. Hennessy和David A. Patterson對(duì)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(jì)算機(jī)軟件與底層硬件設(shè)備通信，是計(jì)算機(jī)的基本組成部分。

圖為John L. Hennessy和David A. Patterson

ARM的芯片設(shè)計(jì)則是基于早期RISC架構(gòu)。ARM將這種設(shè)計(jì)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(duì)于x86來說，也是一種替代選擇，最終可能會(huì)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(huì)成為首個(gè)廣泛使用的開源指令集設(shè)計(jì)。許多研究RISC-V的人將這個(gè)圈子的能量比作上世紀(jì)90年代的Linux開源運(yùn)動(dòng)。當(dāng)時(shí)，科技行業(yè)的許多人士都對(duì)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)。

RISC-V還具有碎片化功能，所謂碎片化是指支持芯片設(shè)計(jì)公司在核心架構(gòu)之上添加額外功能，這使得企業(yè)可以根據(jù)自己的需求來定制芯片，結(jié)果，就會(huì)像Android一樣，小米有小米的樣子，華為有華為的樣子。相比之下，ARM指令集不支持這樣的修改。

同時(shí)，RISC-V設(shè)計(jì)也在逐漸進(jìn)入設(shè)備的底層芯片。

l 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(jì)。此前，英偉達(dá)使用定制開發(fā)的微控制器(MCU)芯片F(xiàn)alcon。

l 體系架構(gòu)宗師、另一位新晉圖靈獎(jiǎng)得主Patterson的弟子譚章熹創(chuàng)立的OURS，就在基于RISC-V架構(gòu)開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)處理器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速系統(tǒng)級(jí)芯片。

l 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(jì)算機(jī)開發(fā)RISC-V芯片。SiFive也在嘗試將芯片設(shè)計(jì)授權(quán)給他人，模仿ARM的商業(yè)模式。

之前也有接觸過一些其它的開源ISA，但基本上只限于FPGA上，而RISC-V已經(jīng)有流片樣品出來了，先不管樣品的實(shí)用性到底如何，至少人家已經(jīng)流片了，而且發(fā)布了開發(fā)板。不多說了，上圖。

FE310，SiFive公司Freedom Everywhere系列的第一款SoC，就是顆單片機(jī)。

HiFive 1開發(fā)板，搭載FE310。這個(gè)板子在淘寶上就有得賣。

FU540，SiFive公司Freedom Unleashed系列的第一款4+1核心的SoC，主頻可以跑到1.5 GHz，這個(gè)用來跑Linux的。

HiFive Unleashed開發(fā)板，搭載FU540，8GB DDR4。

RISC-V前景看好，ARM驚慌失措

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。ARM最近更是搬起石頭，砸了自己的腳。不知出于什么考慮，ARM前段時(shí)間發(fā)布了一個(gè)網(wǎng)站，專門用來攻擊他們的競爭對(duì)手、開源芯片架構(gòu)RISC-V。

這一舉動(dòng)，被自家員工斥責(zé)為“手段卑劣”。網(wǎng)站存活一天，以清空關(guān)閉告終。這個(gè)短命網(wǎng)站，就是rscv-basics.com，它悄然上線，是在7月9日。打擊目標(biāo)很明確，正是RISC-V開源處理器架構(gòu)。內(nèi)容也不算復(fù)雜，面向那些想做芯片的人，介紹了“設(shè)計(jì)SoC前應(yīng)該考慮的5件事”，包括成本、生態(tài)系統(tǒng)、碎片化、安全、設(shè)計(jì)保障。其中，每件事都包含了一條理由，來說明ARM的Cortex比RISC-V更優(yōu)秀。而且在Google搜risc-v，排在結(jié)果首位的，就是這個(gè)網(wǎng)站。

這說明ARM為這個(gè)網(wǎng)站投放了競爭對(duì)手的關(guān)鍵詞，簡單快速，針對(duì)性極強(qiáng)。廣大網(wǎng)友八卦之魂熊熊燃燒，這個(gè)網(wǎng)站迅速成為各科技論壇熱門;業(yè)內(nèi)工程師們怒不可遏，而ARM的員工們也包含其中，他們毫不留情地批評(píng)說：搞這么個(gè)網(wǎng)站真是手段卑劣。

于是網(wǎng)站一傳開，ARM內(nèi)憂外患，7月10日網(wǎng)站關(guān)閉清空，頁面變成了一片空白。隨后，ARM發(fā)言人對(duì)英國科技媒體The Register喊冤。他說，ARM“提供這些關(guān)于RISC-V商用產(chǎn)品的關(guān)鍵注意事項(xiàng)”，沒想污蔑對(duì)手，本來只是想在這個(gè)行業(yè)里，激起一些圍繞架構(gòu)的討論。

可是“很遺憾”，廣大群眾“誤會(huì)了”。

本是同根生，顧名思義：

RISC-V，是第5代RISC;

而ARM，是“高級(jí)RISC機(jī)器”，Advanced RISC Machine。

以早期RISC架構(gòu)為基礎(chǔ)，衍生出了ARM的芯片設(shè)計(jì)。ARM將這種設(shè)計(jì)授權(quán)給多家芯片廠商，現(xiàn)在幾乎所有的智能手機(jī)，都離不開它。

“ARM實(shí)在太貴了。”信息安全芯片公司Dover Microsystems聯(lián)合創(chuàng)始人Jothy Rosenberg說。據(jù)The Information報(bào)道，ARM的昂貴價(jià)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，為手機(jī)、平板電腦和自動(dòng)駕駛等大量需求芯片用途的提供一種成本更低的芯片。

小結(jié)：

當(dāng)然，現(xiàn)在RISC-V還不成熟，無法與ARM的頂尖架構(gòu)Cortex-A相媲美。至少目前，它還不具備這種實(shí)力。然而，RISC-V的確在微控制器和低端低能耗市場給ARM帶來了實(shí)實(shí)在在的威脅。

RISC-V，微處理器中的 Linux ：你認(rèn)為它會(huì)開啟一個(gè)開源硬件的文藝復(fù)興么?