RISC-V，席捲全球 - asiasworldcity.hk

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如果您希望可以時常見面，歡迎標星收藏哦~來源：本文編譯自csis，謝謝。RISC-V架構是一箇開放的國際標準，用於規範計算機軟件與硬件的接口方式。它作爲一種共享語言，設定了通信和互操作性的參數。開放標準爲行業參與者提供了一種協作和開發技術解決方案的途徑，有助於加速創新並限制知識產權(IP)的濫用。一些政策制定者擔心開放標準可能威脅美國的國家安全和競爭優勢。然而，標準的開放性本身並不構成風險。事實上，RISC-V不包含敏感知識產權，其合作開發也不需要企業披露知識產權。企業競爭的是使用該平臺開發的技術，而不是平臺本身。RISC-V通過創建一箇靈活、低風險、低成本的合作平臺，增強了美國芯片設計公司的競爭力。爲了抓住這一機遇，美國應繼續支持RISC-V在未來芯片創新中的應用。ISA格局中的RISC-V目前，有兩種領先的半導體指令集架構(ISA)佔據了大部分市場：x86（來自美國的Intel/AMD）和ARM（來自英國的ArmHoldings，該公司由日本軟銀集團控股）。ISA主要有兩種：複雜指令集計算機(CISC)和精簡指令集計算機(RISC)，它們的組織方式和運行效率不同；x86基於CISC原理，而ARM基於RISC。大多數筆記本電腦和臺式電腦都使用x86ISA，而ARM在移動領域幾乎擁有全部市場份額。ARM和Intel/AMDISA是專有標準，因此其他公司和設計人員可以授權ARMIP或購買和使用基於Intel/AMDIP的處理器。相比之下，該領域的最新參與者是RISC-V（發音爲“riskfive”），這是一種基於RISC原則的開放標準ISA，芯片設計團隊可以免費訪問並在各種用例中實施，且不受許可限制。換句話說，RISC-V允許通過免版稅許可證輕鬆進行定製，並且對修改沒有任何許可限制。全球平臺：RISC-V最初於2010年在加州大學伯克利分校的並行計算實驗室開發，現在由瑞士非營利標準機構RISC-VInternational管理。該非營利組織吸引了來自70個國家的4,600名成員，其中包括合作開發RISC-VISA及其擴展的公司、大學、社區組織和個人。RISC-VInternational的技術指導委員會包括美國實體（例如谷歌和高通）以及中國組織（例如阿里巴巴和華爲）。RISC-VInternational的24個主要成員涵蓋初創公司、風險投資公司和超大規模企業，其中12個位於中國大陸，9個位於美國，中國臺灣、巴西和西班牙各各有1個。董事會和整體成員分佈在美國、中國和歐洲，其中美國在數量上略微領先。靈活性和可訪問性：RISC-V的靈活性和可訪問性使其成爲一箇極具吸引力且發展勢頭強勁的ISA。早期用例主要集中在嵌入式系統市場，在高性能計算(HPC)和人工智能(AI)以及消費電子產品和可穿戴設備領域均有潛在應用。目前，基於RISC-V的芯片數量已超過20億，預計到2031年將增長到200億。RISC-V國際組織(RISC-VInternational)的成員數量已從2019年的236個增長到2025年的4,600多箇，該組織致力於利用這種支持。2019年末，地緣政治緊張局勢不斷升級，促使RISC-V國際組織管理機構從特拉華州遷至瑞士，理由是其使命是確保美國以外的大學、政府和企業能夠訪問和開發其技術。自那時起，該非營利組織一直在構建生態系統中的合作工具和機會，並制定了68個新規範和80多箇工作組。低成本、高控制力平臺：許多目前購買x86或ARMISA授權的公司正在參與開發RISC-V，以便在無需支付高昂授權費用的情況下，獲得另一種半導體架構選擇。這使得工程師能夠在ISA之上構建自己的實現，從而更好地控制其技術，並充分利用RISC-V生態系統的軟件兼容性。例如，在RISC-V開放標準ISA推出僅僅五年後，Nvidia於2015年開始從其專有微控制器轉向基於RISC-V的內核。谷歌、高通和三星等其他行業巨頭也採取了類似舉措。可定製的低成本ISA選項對小型企業也具有吸引力。安全的IP環境：需要再次強調的是，RISC-V不包含敏感IP，其合作開發也無需企業披露此類IP。RISC-V標準制定並不要求美國企業與其他企業共享機密信息。企業的敏感IP僅用於其RISC-V的實施，而不會通過RISC-V平臺本身共享，並且企業可以授權其RISC-V的實施。例如，像SiFive和Tenstorrent這樣的初創公司使用RISC-VISA，然後將其實施作爲IP進行授權。此外，一些人認爲開源ISA設計比封閉設計更安全，因爲它們允許技術社區成員共同查找漏洞。RISC-V標準制定並不要求美國公司與其他公司共享機密信息。企業的敏感IP僅用於其RISC-V的實施，而不會通過RISC-V平臺本身共享，並且公司可以授權其RISC-V的實施。RISC-V的商業案例行業快速採用：據BCCPublishing報道，RISC-V技術的市場收入預計在2022年至2027年期間以33.1%的複合年增長率增長。美國國防高級研究計劃局(DARPA)在2018年支持了RISC-V多核處理器的開發。截至2025年，許多美國公司正在迅速投資基於RISC-V的軟件實現，從Nvidia的GPU中的微控制器到三星的5GmmWaveRF和Seagate的HDD控制器。事實上，2023年5月，行業領袖和初創公司合作啓動了RISC-V軟件生態系統(RISE)項目，旨在加快將RISC-V軟件融入消費電子產品、數據中心和汽車產品中。RISE的13個高級會員和10個普通會員包括谷歌、英特爾、Nvidia、高通、紅帽、Rivos、SiFive、Ventana、三星、聯發科、字節跳動和Tenstorrent。大型業內企業也公開描述了RISC-V架構在AI應用和擴展中日益重要的作用。2018年，谷歌參與創立了OpenTitan，旨在開發一款開源的、基於信任根的芯片，該芯片已得到社區成員以及業界和學術界合作伙伴的支持。高通在其部分驍龍處理器中使用了RISC-V內核，其設備已出貨超過6.5億個此類內核。英偉達於2024年10月透露，其定製CUDA內核將基於RISC-VISA標準。迄今爲止，該公司已開發了至少三個RISC-V微控制器內核，預計截至2024年10月，其產品出貨量將達到10億個。更高的技術靈活性：爲什麼這麼多公司投資RISC-V？答案歸結於靈活性和成本，主要體現在供應鏈和可定製性方面。許可要求昂貴且限制多多，更不用說法律上的複雜性了。此外，RISC-V目前在技術方面比早期的ISA更加靈活。例如，x86經過長期迭代，不斷增加擴展和複雜性，使其難以應用於新的應用程序。基於RISC-V的內核沒有前幾代遺留的問題，並且可以更輕鬆地進行定製以獲得性能優勢或更高的計算密度。正如VentanaMicro的一位發言人所解釋的那樣：“在RISC-V中添加一條指令是一箇相對簡單的過程，只需提出指令定義，提供指令所需的論證，並通過RISC-V國際技術指導委員會進行審覈即可。”雖然RISC-V近期的發展帶來了諸多優勢，但其新興特性也意味着它不具備與專有ISA相同的技術和客戶支持網絡。ARM的專有技術自帶支持和責任保障，而RISC-V國際組織目前正努力構建該生態系統。正如VentanaMicro的一位發言人所解釋的那樣：“我們的目標始終是通過RISC-V國際組織來驅動所有新指令/擴展，以防止行業分裂。即便如此，如果您確實需要完成某項工作，也可以隨時快速推進，在通用基礎上孵化加速創意。這正是RISC-V吸引衆多AI應用的原因。”RISC-V的採用日益增多RISC-V不僅是x86和ARM的競爭對手，而且代表了芯片設計領域廣泛當前和潛在應用的突破性替代方案。當前應用：目前，RISC-V主要應用於嵌入式技術，在可穿戴設備、全球汽車以及HPC/AI行業也擁有廣闊的市場前景。無晶圓廠公司SiFive是RISC-V高性能芯片的早期支持者，其芯片已應用於谷歌數據中心和NASA的高性能太空計算機。RISC-V還被用於構建靈活的芯片，爲可穿戴醫療電子產品、智能包裝標籤、軟體機器人以及其他廉價產品提供動力。未來應用：雖然RISC-V在主流消費電子應用領域至少十年內無法與x86和ARM競爭，但領先的公司已經在使用RISC-V來開發未來功能。阿里巴巴正在開發用於邊緣計算的RISC-V芯片，總部位於香港的DeepComputing公司也發佈了全球首款RISC-V筆記本電腦，儘管其性能目前落後於使用專有ISA的筆記本電腦。2024年，英特爾高級架構開發事業部的工程師成立了AheadComputingInc.，這是一家專注於開發RISC-V核心IP的初創公司。基礎設施需求：至關重要的是，RISC-V要成爲主流設備中的主力，需要構建一箇強大的工具、支持系統和資源生態系統，以吸引芯片製造商和製造商。RISC-V國際組織於2024年10月批准了RVA23規範，這是一項重要的進展標誌，該規範是一套與RISC-V兼容的標準化ISA擴展集，儘管在支持其開發生態系統方面仍有許多工作要做。RISC-V是美國標準創新領導力的戰略機遇鑑於RISC-V平臺的快速普及及其在增強互操作性和協作方面的優勢，美國的政策選擇有哪些？最近的分析強調了美國政策制定者在RISC-V政策方面的考量：需要更好地理解RISC-V：一篇2024年的評論指出，政策制定者對RISC-V的理解尚不充分——尤其是芯片競爭發生在實現層面，而非標準層面。這意味着每家公司都以獨特的方式實現ISA，並獨立添加其專有創新。簡而言之，RISC-V不涉及敏感技術的轉讓，而且公司通常不會在標準討論期間泄露其知識產權——因此，原則上，中國參與RISC-V並不意味着可以獲得先進的半導體技術。持續參與RISC-V的重要性：迫使美國公司退出RISC-V的努力將是行不通的，因爲這不僅不會阻止中國和其他公司使用RISC-V，反而會將創新拱手讓給中國公司。事實上，一些美國公司仍然需要使用RISC-V，但會失去對其發展的影響力。這可能會導致RISC-V生態系統碎片化，並可能使美國公司處於不利地位，因爲它們不得不開發多箇RISC-V系統，卻無法影響生態系統的發展軌跡。此外，美國、歐洲和其他公司支持RISC-V有充分的商業和技術理由。這使它們能夠避免依賴單一專有標準，並受益於一箇低成本、適應性強、被廣泛採用且持續改進的標準。監管方式的限制：CSET2024年的一篇文章強調，由於RISC-V由瑞士標準機構管理，美國在RISC-V方面的監管選擇有限；唯一真正可行的方案是限制美國參與RISC-V標準制定。但此舉將對美國公司產生反作用（它們可能會離開美國，以便在其他國家使用RISC-V），並可能損害美國的科技領先地位和競爭力。RISC-V的一箇主要優勢是它是一種低成本的標準，可供研究人員利用、在大學教授和使用，並可供小型初創公司和大型公司採用。……重要的是，RISC-V是一種將新一代研究人員的創新理念推向市場的手段。美國外交政策研究所2021年報告的“RISC-V的前景與偏執”部分則着眼於更長遠的未來：報告認爲，RISC-V在適應性和落地實施方面蘊藏着諸多機遇，美國必須在國內大力投資RISC-V，以確保其在開源硬件領域的領先地位。報告指出，儘管一些人對這一新標準的興起感到擔憂，但美國將從中獲益良多。RISC-V雖然會降低芯片設計的價格，推動芯片行業某些領域的商品化，但也會使競爭的焦點從資本轉向設計創新。這將充分發揮美國目前在設計方面的優勢，並凸顯出培養（或吸納）更多高端工程人才，併爲其營造有利的商業環境的必要性。至關重要且充滿挑戰的是，RISC-V已開始融入美國創新生態系統，應用於公共和私營部門的各個項目，例如NASA噴氣推進實驗室的航天計算和Nvidia的CUDA核心。RISC-V的一大優勢在於它是一種低成本標準，可供研究人員利用，在大學進行教學和使用，並被小型初創公司和大型企業採用。它代表了一條更容易獲得、低成本的途徑，可以帶來新的創新產品和更強的競爭力。更重要的是，RISC-V是一種將新一代研究人員的創新理念推向市場的手段。如何邁向標準領導地位歷史上，美國在全球標準制定領域的領導地位促進了技術及其供應鏈的增長和創新，也爲美國企業帶來了優勢。但近年來，這種關注度有所減弱。中國如今認識到積極參與標準制定對於發展其長期競爭優勢的價值。正如《中國標準2035》規劃所強調的那樣，中國正優先投資和參與標準制定機構，着眼於在廣泛的新興技術領域爲中國企業贏得競爭優勢。放棄標準領導地位並非明智之舉。在此背景下，美國應積極發揮領導作用，把握國際標準制定機遇——包括RISC-V帶來的機遇。這需要美國在政策上予以關注，並投入更多資源以參與標準制定機構。美國必須認識到，中國已經改變了標準競爭的性質，美國需要與志同道合的國家共同採取建設性且積極的應對措施。爲了邁向標準領導地位，美國可以利用半導體創新生態系統中現有的項目和機制。爲了培養精通RISC-V的專業人才，美國可以進一步將RISC-V培訓融入工程課程和勞動力發展中，例如由半導體研究公司資助的研究學者項目。此外，還可以在聯邦政府資助的區域性計劃中重點推廣RISC-V，例如國防部微電子公共空間和商務部技術中心，並與大學、初創企業和業界合作。具體而言，政府支持的項目提供了支持必要物理基礎設施的機會，以加速整個生態系統中RISC-V的開發和驗證。美國政府需要確保美國國家標準與技術研究院(NIST)能夠積極參與國際標準制定進程，包括在RISC-VInternational等標準制定機構中爲美國公司提供支持。NIST還可以通過爲政府機構舉辦研討會以及召集行業領袖來更好地瞭解他們的利益和挑戰，從而促進標準教育。需要爲利益相關者提供資源，以開展國際合作並制定最符合美國及志同道合國家利益的標準戰略。NIST的工作需要獲得充足的資金和支持，以確保美國公司、觀點和公民在這項持續進行的國際標準制定工作中得到體現。結論爲了應對這一挑戰，美國應該推動標準教育，鼓勵該領域的研究和開發，包括工程課程，併爲美國的參與提供充足的資金。鼓勵美國公司積極參與國際標準機構的標準制定，併爲NIST提供必要的聯邦資源以平衡中國的參與。制定支持大學和產業界基於RISC-V的研究項目，尤其要爲學生提供RISC-V的入門和培訓。投資建設支持RISC-V開發所需的物理基礎設施，包括用於驗證基於RISC-V硬件的研發實驗室和測試設施。利用現有機制，例如半導體研究公司（SRC）的成熟項目，來支持一批精通RISC-V的專業人員和項目，包括RISC-V電子設計自動化工具。人才培養將是關鍵。強調在聯邦資助項目（例如國防部微電子共享中心和其他技術中心）中使用和開發RISC-V，作爲將工業界和學術界的研究人員與工具和培訓聯繫起來以培養RISC-V領導力的一種手段。RISC-V爲芯片行業提供了一箇關鍵的戰略機遇，使其能夠在未來幾十年在全球芯片設計領域發揮領導作用和影響力，但所需的措施迫在眉睫。標準制定過程如同一列前進的列車，我們需要建立一箇聯盟來引導它，繼續支持整個國內設計行業，並支持對RISC-V開發的投資和參與。https://www.csis.org/analysis/sustaining-standards-leadership-united-states-cannot-disengage-risc-v半導體精品公衆號推薦專注半導體領域更多原創內容關注全球半導體產業動向與趨勢*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4026期內容，歡迎關注。『半導體第一垂直媒體』實時專業原創深度公衆號ID：icbank喜歡我們的內容就點“在看”分享給小夥伴哦

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