倪光南：掌握芯片主动权，打破x86和Arm垄断应适当聚焦RISC-V
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2022-01-10 10:02
在未来世界主流CPU架构格局中，RISC-V架构将有望达到三分天下有其一。
在硬件行业越来越走向底层技术能力赛跑的发展过程中，关于核心底层技术能力的搭建正显得日益重要起来，尤其是关乎芯片处理能力的计算架构方面。但目前核心的架构产权主要都掌握在海外国家手中构建国内的相关核心能力和生态效应迫在眉睫。
12月20日，第十六届·中国芯集成电路产业促进大会暨“中国芯”优秀产品征集活动发布仪式在珠海市召开，中国工程院院士倪光南在致辞环节指出，目前CPU市场主要被x86和Arm架构所垄断，我国可适当聚焦RISC-V架构发展芯片产业，从而抓住快速发展中国芯片产业的机遇，并不受外国垄断架构的制约，将芯片业发展主动权牢牢掌握在自己手中。
倪光南院士表示，CPU（中央处理器）架构是芯片产业链的龙头，它不仅决定了CPU的性能，而且在很大程度上引领了整个芯片产业。尤其是对设计人才培养、设计工具（EDA）、芯片IP库、应用生态等环节有重大影响，此外，也影响到芯片的生产、测试、封装等环节。近年来包含微处理器的SoC产品在芯片产品中的比重已增大到70%以上，这说明CPU架构对芯片产业的影响正继续增长。
倪光南院士认为，中国芯片产业经过近些年的发展，一些企业已经在业界取得了很大的成就，目前市场上已经有多家国产CPU架构并存（例如飞腾、华为、申威、龙芯、海光、兆芯等等）。不过从长远看，主流的CPU架构具有很强的垄断性，今后世界市场上主流CPU大概率是被x86和ARM两家所垄断，而它们都是美国公司的产权。由此可见，我国现存多种CPU架构并存的格局难以取得竞争优势，这样我国芯片业最终仍然很难摆脱受制于人的局面。
近年，一种新兴的、开源RISC-V精简指令集CPU架构为芯片业发展提供了机遇。倪光南院士指出，RISC-V架构由美国加州大学伯克利分校计算机科学部门于2010年发明，它采用开源模式，用户可自由免费地使用该架构进行CPU设计、开发并添加自有指令集进行拓展，自主选择是否公开发行、或商业销售、或更换其他许可协议、或完全闭源使用。
更重要的是，领导这个开源社区的RISC-V基金会已在去年从美国迁往瑞士，倪光南院士认为，这可以RISC-V架构帮助摆脱美国贸易制裁的影响。另外，该基金会的领军人物David Patterson教授还在深圳与清华大学建立联合实验室。
倪光南院士表示，近年来我国产学研用各界评估和试用后，普遍认为RISC-V架构先进、功能完善，有可能在AI、IoT、大数据、云计算等等新一代信息技术领域获得市场优势，从而在未来世界主流CPU架构格局中，达到三分天下有其一。
为此，倪光南院士建议，我国可适当聚焦RISC-V架构发展芯片产业，从而抓住快速发展中国芯片产业的机遇，并不受外国垄断架构的制约，将芯片业发展主动权牢牢掌握在自己手中。鉴于RISC-V采用开源模式，这并不需要大量资金投入，而主要是确立技术路线，组织和调动好开源社区，开源人才，进行相应的政策引导等等，以充分发挥我国举国体制优势，丰富的人才优势和超大规模市场优势。
目前，在开源领域，我国科技人员已经创建了一些开源社区，并拥有了相当话语权甚至一定的主导权，例如OpenEuler、OpenHarmony等等，这表明中国开源界正在实现新的创新突破，逐渐从开源大国走向开源强国。倪光南院士表示：“在这样的大背景下，近期，我们正在和软件所、一些高校和企业等同团中央的中国光华科技基金会共同策划，发起成立RISC-V生态专项基金，期望能得到社会各界的大力支持，快速形成推进中国RISC-V开源芯片发展的动力，使其成为支撑我国信息技术体系的一块基石。希望借助开源的强大生命力，在推动本国科技事业发展的同时，也为世界开源界作出卓越贡献。”
“让我们芯片业界和与世界同行一道，拥抱RISC-V开源芯片新潮流，充分利用开源模式，协同世界开发者共同推进开源RISC-V的发展，同时为快速发展我国芯片产业、为构建人类科技命运共同体而做出贡献。”倪光南院士如是说。
附：RISC指令集介绍
资料显示，RISC是一种精简指令处理器，其起源于美国加州大学伯克利分校的EECS部门的计算机科学部门的David Patterson教授及其团队的一项课题研究的产物。RISC-V则是David Patterson教授团队研制发的第四代精简指令处理器架构。
而David Patterson教授研究RISC，主要是由于当时英特尔、Arm等CPU厂商对于CPU架构的授权要求较高，授权费也非常高昂，有没有其他的开源的或者免费的CPU可以使用，因此决定从零开始设计一套全新的CPU架构，在RISC-V设计成功之后，已将其免费开源。
相对于目前主流的英特尔X86架构及Arm架构来说，RISC-V架构具有指令非常精简、模块化、可扩展、开源、免费等优点。任何公司都可以利用RISC-V来进行设计自己的芯片。不过，RISC-V架构在诞生之初，并不被市场所关注。
2015年，非营利性的RISC-V基金会正式成立（RISC-V是开源架构，并不属于RISC-V基金会），开始推动RISC-V的生态建设。但是直到2017年，RISC-V基金会才在上海交大举行了第一次的研讨会，第一次真正把RISC-V介绍到了中国，国内的芯片设计业才关注到RISC-V。
但随着2018年中兴事件的爆发，特别是在2019年华为被美国列入实体清单之后，由于Arm有研发中心在美国，导致了Arm在当时也不得不遵循美国禁令，暂时对华为进行了断供。由此进一步引发了中国乃至全球厂商对于开源的不受限制的RISC-V架构的追捧。
根据RISC-V基金会的数据显示，目前其会员已有超过2000家，覆盖了70个国家。而在此之前的2018年，则只有不到200家左右的会员，足见RISC-V近几年发展之迅猛。这也与中国厂商的大力支持密不可分。
目前，在RISC-V基金会仅有的14家最高级别的会员当中，中国厂商就占据了9家。包括阿里巴巴（平头哥半导体）、华为、中兴、赛昉科技、紫光展锐、西姆计算、中国科学院软件研究所（ISCAS）、中科院计算所（ICT）、成为资本。另外，在RISC-V基金会的战略会员中，中国厂商也是非常之多。
去年，RISC-V基金会总部已经已从美国迁往瑞士，此后可摆脱美国贸易制裁的影响。这也进一步解除了国内对于发展RISC-V的后顾之忧。
根据Semico Research预测，到2025年，RISC-V CPU内核的出货量将达到624亿个，2018-2025年复合年增长率高达146.2%。其中在工业领域将以167亿个核心的出货量居于领先位置。
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来源：智能计算芯世界
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