AIoT沙场点兵，ARM向左，RISC-V向右【物女心经】
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2021-03-21 17:18
作者：彭昭（物联网智库创始人&云和资本合伙人）
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导 读
由于RISC-V的指令集相当小巧精悍，很多企业从一开始就看准AIoT市场，并将其作为RISC-V的着力方向，以定制化来开疆拓土。RISC-V这颗种子，已在AIoT领域快速打开局面，很可能成长为参天大树，催生一场硬件生态的变革。这篇文章，我将尝试对RISC-V即将在AIoT领域引发的变化做一些分析。
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物女皇：开源之芯，参天之物
你好，这是我在【物女心经】专栏写的第221篇文章。
315刚过，尚有余温，这篇文章由一条真实性并未被验证的新闻开始。
新闻标题是《当你还在观望时，别人RISC-V芯片的出货量已经超过10亿颗》。
新闻中介绍：
“当新事物出来的时候，大部分人先观望一番，看看前景如何，如果值得投入再跟进；但也有的人，一开始就一头扎进去了…比如XX就是这样一家公司…在创立初期就开始了RISC-V架构的研究，2017年推出了RISC-V芯片，并于2017年底2018年初开始销售。在2019年5月的时候，XX宣布其RISC-V蓝牙芯片出货量超过1亿颗，如今，笔者询问公司相关人员后获知，其RISC-V芯片的累计出货量已经超过10亿颗。”
虽然出货量数据有没有水分不好评价，不过这则新闻激起了我的好奇心，RISC-V的确已经成为了AIoT领域一股不容小觑的力量。
RISC-V是精简指令集架构，诞生于2010 年，架构简单、完全开源。我很看好RISC-V的前景，并且愿意相信RISC-V在未来将与ARM和X86架构平起平坐。
根据市场研究机构Semico Research的预测，预计到2025年，采用RISC-V架构的芯片数量将增至624亿颗。2018年至2025年复合增长率将高达146%。
这些芯片将主要应用于工业、PC、消费电子和通讯市场等。
研究机构Tractica预测，RISC-V的IP和软件工具市场也将在2025年达到10.7亿美元。
方舟投资的创始人凯瑟琳·伍德也看好RISC-V的发展，她预测RISC-V和ARM架构在数据中心领域的营收将达年复合增长率45%，在2030年扩大到190亿美元，从而超越X86架构。
在数据中心市场之外，AIoT是更加适合RISC-V生长的土壤。
由于RISC-V的指令集相当小巧精悍，很多企业从一开始就看准AIoT市场，并将其作为RISC-V的着力方向，以定制化来开疆拓土。
RISC-V这颗种子，已在AIoT领域快速打开局面，很可能成长为参天大树，催生一场硬件生态的变革。
这篇文章，我将尝试对RISC-V即将在AIoT领域引发的变化做一些分析：
RISC-V的价值在于重构产业链价值分布和生产关系
RISC-V的发展有三种主要的驱动力：国产替代、低功耗和数据安全
RISC-V让企业开始谨慎思考跨越硬件和软件的开源策略
01
RISC-V构建新型生产关系
我们从另一条重要新闻说起。
在今年年初，全球首款RISC-V单板计算机正式发布，这是RISC-V结合AI应用进入单板计算机领域的里程碑。
这则新闻中，最引人瞩目的是，这款RISC-V开发板是由三家企业合作共同开发而成，包括RISC-V处理器的技术提供商A、开源硬件方案孵化器和分销商B，以及开源社区运营商C。
值得注意的是后两者B和C的参与。
探究这款RISC-V开发板的诞生过程，可以一窥RISC-V即将引发的产业链变革。
过去，所有的硬件都是基于这样的流程设计出来的：芯片企业设计芯片à方案公司基于芯片设计PCB硬件à系统厂商基于PCB板完成产品。
这些硬件都是基于给定的芯片完成，系统端无法改变芯片设计。所以我们默认了一种模式，就是在等着别人告诉我们这个设备是什么，我们只是选择购买与否。
这次，上述的流程发生了一定程度的逆向。
开源社区运营商C定义了RISC-V开发板的功能、外壳和应用，并且通过社区跟软硬件开发者互动。
开源硬件方案的孵化器和分销商B则调集各种力量，帮助基于RISC-V的新兴应用快速变成设备，并在市场中试水。
他们的作用力反过来影响了处理器的技术提供商A对于下一代芯片的探索。
由此形成了一个互动的循环，RISC-V处理器的技术提供商仅是其中的某个节点，而不一定是起始的原点。用户可以根据自己的需求，跳过中间环节，直接去定制一款硬件，当需求积累到一定程度，甚至可以去定义一颗芯片。
这个流程非常的AIoT。
因为在万物互联时代，智能硬件不再是电脑和手机等有限的几种，而是非常碎片化，有个大大的长尾。
谁都难以预测下一款爆品、下一个新兴场景到底是什么。
这时，话语权和决策权应该放到最终用户手上，由用户的需求反向推动技术的迭代，更深入的推进产业升级。处于上游的芯片技术提供商成为聆听者和服务者。
02
RISC-V推进价值链的重新分布
由于硬件开发流程的变化，势必将造成产业链的价值分布也形成转移。
过去，尤其在X86架构时代，芯片技术提供商保持了很高的利润率，然后层层加码最终到达用户手上。
这次，由于各方联合，A、B、C多位一体推动研发过程，很多事情都会被改变。由于基于共同的开源硬件实现设备的设计和研发，很多物料、工艺，甚至人才都可以被充分复用。无论是开发的周期还是成本，都值得重新估算。
RISC-V的重要优势不仅是开源，还胜在弹性。
AIoT应用场景的多样化和差异化，导致了大量芯片产品的定制化需求。不同的应用领域，对芯片方案的细节要求有所不同。
RISC-V的弹性体现于，她可根据特定应用场景对指令集进行扩展、裁剪、修改和定制，恰恰是AIoT碎片化需求的最优解。
RISC-V包含基本指令集、可选指令集、用户指令和特权指令。基本指令集是任何使用RISC-V的公司或个人都必须做到的，可选指令集给予使用者选择空间，用户和特权指令集则可以根据应用场景的需求增加。
根据RISC-V 基金会中国顾问委员会主席方之熙博士的分析，正是因为RISC-V提供可拓展指令集，也让RISC-V具备弹性，这一点非常重要。
跃昉科技CTO江朝晖做了一个非常形象的比喻。
比如同样是请客吃饭，传统芯片就像是请你去吃日式自助套餐，298元什么菜都自动送上桌，吃的掉吃不掉反正就是这些菜。不过可能你吃几个寿司，一盘沙拉就饱了。也有可能你没吃饱，还想加菜，不过加菜就又要交钱。
RISC-V就像是根据你的需求，点什么菜上什么菜，花钱少，吃饱就好。而且RISC-V大食堂里面的厨师还很贴心，围绕RISC-V架构做了很多开源的选项，就像有些刺身、寿司还可能提供免费版本，你可以选择付费的，当然也可以尝尝免费的好吃不好吃。你开心，厨师也很开心。
真正理解RISC-V所带来的生产关系和价值链重构，可以更好的利用RISC-V的优势，根据应用特性，设计出个性化的RISC-V系统方案，更好的满足市场需求。
03
推动RISC-V的三重驱动力量
目前推动RISC-V发展的力量，主要来自于三个方面。
第一股力量：国产替代的需求方。
RISC-V指令集在中国备受关注，尤其在目前的国际形势下，发力RISC-V有其特殊意义。
现在很多行业都意识到芯片和相关技术自主可控的重要性，对于国内企业来说，RISC-V是实现中国芯、提升自主创新能力的契机。
中国RISC-V产业联盟和中国开放指令生态系统（RISC-V）联盟在2018年相继成立，上海市经信委发布《上海市经济信息化委关于开展2018年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金(集成电路和电子信息制造领域)项目申报工作的通知》，其中包含基于RISC-V指令集架构的处理器芯片方向，成为国内首个支持RISC-V研发的相关政策。
第二股力量：低功耗场景的使用方。
功耗，正是AIoT应用中对芯片非常重要的衡量指标之一。英伟达在研究中也发现，选择RISC-V可以制造出比其他任何产品都小的芯片，还能将功耗降至最低。
根据部分企业的实践，同样条件下，相比ARM架构，RISC-V可以将功耗降低三分之一。功耗更低，适用场景自然更广，功耗敏感型应用推动了RISC-V的普及。
第三股力量：数据安全可追溯的应用方。
万物互联的时代，将有数百亿台AIoT设备被连接起来，此时数据安全并不是奢侈品，而是必需品。RISC-V开源特性允许各方共同检查其体系结构，并且避免大范围的危机事件发生。
每天物联网设备都在产生海量数据，也由此带来了很多需要解决的问题：谁拿了我们的数据？他们拿了我们的数据做什么？哪些数据有价值？我们全都不知道。因为我们只是数据的产生者和传播者，然而赚钱最多的却是数据使用者。Google每秒钟就会赚几百亿美金，但数据的产生者和传播者并没有赚钱，回报分配的问题需要被解决。
这就需要两项技术的完美配合：RISC-V和区块链。
RISC-V与区块链开放性、去中心化、不可篡改的架构联合在一起，使得我们可以通过区块链从源头上追踪数据，知道数据被用在哪里，调用了多少次，保障数据生产者和传播者应得的价值。
最近，RISC-V基金会成立了区块链行业工作组，以理解、定义和协调区块链在RISC-V架构上的实现和应用。
04
ARM向左，RISC-V向右
谈到RISC-V，还有一个话题不得不谈，那就是RISC-V与ARM架构的对比。
很多文章在同时提到两者时，一般会用“威胁”、“超越”、“对决”等形容，将他们放到对立的关系上。
其实她们并不是非此即彼的关系，没有孰优孰劣，只不过各自选择的路径不同，因此构建了不同的生态。
两者的最大区别是闭源和开源，就像iOS和安卓。
在闭源的生态下，我们最为熟悉，ARM自己生产CPU或者授权IP给别人生产CPU，推动设备厂商把新的算力带给消费者。
在开源的生态下，软件最先开始了开源之旅，然后有了一部分开源硬件，比如Arduino开发板。但是开源一直都不够彻底，因为无论软件、硬件如何开源，芯片始终不是开源的。
这些“开源”硬件都是基于给定的芯片完成设计，即便有人提出自由硬件的口号，那也是仅仅开源了硬件中的一些算法和程序而已，不是真正的硬件开源。
直到有了RISC-V，开源终于“下沉”到指令集，设计团队可以方便地设计出真正满足自己需求的处理器，自由硬件的梦想不再遥远。
然而，需要强调的是，开源并不等于免费。
“所有命运馈赠的礼物，早已在暗中标好了价格”，如果它看起来是免费的，那么你就是产品的一部分。
RISC-V正在迅速壮大，ARM阵营感受到压力属于必然。不过万物互联的市场是万亿量级，无论ARM还是RISC-V，都将找到各自的立足点，并在其中发挥重要价值。
05
企业宜谨慎思考开源策略
开源，比我们想象的更加普及。
1998年，IBM进行了一份调查，询问100名CIO是否在其公司内使用开源软件，95%的人回答“没有”。讽刺的是，同样的问题，当调查对象换为程序员时，95%的人回答“有”。这次调查的结论超出了IBM的预料，从此IBM决定进行重大战略转移，逐步走向开源。
软件开源和硬件开源的逻辑相同。
RISC-V之于半导体，就像Linux之于PC操作系统，安卓之于手机操作系统一样，其开源特性受到全球开发者们青睐。
驱使开发者使用开源软件的相同动因，吸引着硬件公司采用开源RISC-V。
开源，让许多软件取得了成功。
最典型的例子是安卓。在谷歌的推动下，基于安卓的智能手机开始兴起与普及。下游终端为上游产业链打开了增长空间，安卓系统在发展初期得到了摩托罗拉、三星、HTC等众多手机品牌厂商的支持，随后不到十年，安卓的接力棒又交到了华为、小米、OPPO等手上。
除了安卓之外，还有一串开源软件和系统的长名单。
Linux统一了服务器的世界。
WordPress占据了互联网30%+的流量…
开源从一种精神图腾，成为了软件世界的主流，也改变了原有的商业模式。
从竞争层面观察，闭源软件之间相互竞争，如果突然出现一个开源的同类项目，有成本偏好的客户就会率先尝试，逐渐吸引更多的客户，开源项目会在社区的推动下，做的越来越好。
因此有人说，开源的本质就是形成局部垄断，有一定道理。
开源，是否能让硬件同样取得成功？
这个问题还没有答案。
至少，RISC-V让很多企业意识到开源是大势所趋，而且愈加彻底。由此便引发了新的思考：如果利用开源，把自己的产品重做一遍，将会是什么效果？
----写在最后----
划个重点。
第一，RISC-V构建的生态形成互动循环，RISC-V处理器的技术提供商仅是其中的某个节点，而不一定是起始的原点。用户可以根据自己的需求，跳过中间环节，直接去定制一款硬件，当需求积累到一定程度，甚至可以去定义一颗芯片。
第二，RISC-V的弹性体现于，她可根据特定应用场景对指令集进行扩展、裁剪、修改和定制，恰恰是AIoT碎片化需求的最优解。
第三，RISC-V的发展有三种主要的驱动力：国产替代、低功耗和数据安全。
第四，RISC-V与ARM并没有孰优孰劣，只不过各自选择的路径不同，因此构建了不同的生态。
最后，感谢跃昉科技CTO江朝晖在本文写作过程中对我的极大帮助，同时也要感谢她那架延误的航班，让我们的交流更加从容。
感谢赛昉科技CEO徐滔为我提供的资料。
感谢摩联科技CEO林瑶，他的朋友圈为我开辟了RISC-V新视野，让我认识了FIVE“家族”，不仅有SIFIVE、STARFIVE、LEAPFIVE、CHINAFIVE，最重要的是，还有BEEFIVE。
参考资料：
1. Semico Forecasts Strong Growth for RISC-V，来源：RISC-V International
2. RISC-V“芯”事：十年萌芽，繁荣于物联网森林，来源：钛媒体
3. 意义重大！全球首款RISC-V单板计算机发布了，来源：FPGA开发圈
4. RISC-V 让ARM 紧张的原因为什么是弹性？来源：雷锋网
5. David Patterson：RISC-V将成为世界上最重要的指令集，来源：半导体行业观察
6. 国内芯片企业纷纷入局，如今RISC-V生态建设进展几何？来源：爱集微
7. RISC-V对ARM, Intel和其他企业构成怎样的威胁？作者：Rupert Goodwins，来源：StarFive
8. 分析人士：Intel时代终结，Arm和RISC-V将在数据中心迅速崛起，来源：半导体行业观察
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