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AIoT沙场点兵,ARM向左,RISC-V向右

2021-03-23 10:23

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作者:彭昭(物联网智库创始人&云和资本合伙人)

物联网智库 原创

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。

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。

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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。

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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

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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

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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

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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

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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

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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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