從軟硬體架構來看,軟體是一支支應用程式,需要有硬體才能運作,由於兩者使用語言的不同,軟體程式沒辦法與硬體的CPU直接溝通,得先轉換為對方能理解的硬體語言,CPU才能依據收到的程式指令來執行,這個用來與處理器溝通的主要介面,也就是指令集架構(Instruction Set Architecture,ISA),才能讓軟體在處理器上執行。
PC 時代成就了 x86,行動網路時代 Arm 是絕對的主流,即將到來的 IoT 時代,哪種指令集架構會成功?不少人看好 RISC-V。隨著 RISC-V 在全球特別中國關注度提升,Arm 顯然感到壓力,並公開質疑 RISC-V 的成本、生態系統、版本分裂、安全性、設計保證等問題。讓 Arm 真正有壓力的,既不是開源也不是效能,而是彈性?
「但有兩條路證明走不通,一條就是關起門來自己做,典型的就是龍芯。因晶片還是商品,效能再高,沒人用就沒有價值,所以必須有相應的生態系統發揮價值。第二條路就是跟在別人後面,中國有許多公司做 x86、Arm、IBM Power 晶片,在某些特殊領域,用這些指令集架構確實可以做一些事,但受 ISA 所屬公司知識產權(IP)的控制,很難取得成功。」方之熙指出。
RISC-V 全球開放架構沒有知識產權的限制,對中國而言是很好的機會。方之熙表示,RISC-V 既不是關起門來自己做,也不是跟在別人後面,希望中國抓住這個機會,開發自己的 CPU 或 MPU(微處理器)。
效能和功耗方面,由於沒有 x86 或 Arm 指令集背負的相容性包袱,從這個角度看 RISC-V 指令集對提升功耗和效能有很大的好處。但方之熙強調:「指令集與效能、功耗的關係不是太大,最主要的還是設計功力,一個團隊如果設計過幾次晶片,就會有較強功力,同樣的指令集架構就能設計出功耗和效能更好的處理器。」
RISC-V 的彈性在 AI 同樣能發揮作用。方之熙表示,AI 的資訊安全更重要,RISC-V 方案較靈活,更容易達成安全的效能。
以AI應用為例,他指出,由於目前許多AI應用場景,仍處於發展階段,並不如手機、PC市場成熟,因此,至今還沒有一個通用CPU標準,可以說自己是Perfect for AI,即使是同一個語音辨識應用,大家現在用的演算法、加速運算方式也有所差異,而直接影響到硬體設計方式,這正是RISC-V的長處,可以量身打造專屬功能的硬體,來貼近應用本身需求,「因為RISC-V是Perfect for Adaptation、Perfect for Customization,」他表示,這也是RISC-V一大機會。
至此,無論是 RISC-V 技術本身,還是其生態建設的進展都已經非常清晰。接下來需要關注的就是 RISC-V 未來的發展。產品進展方面,林志明表示:「做為 RISC-V CPU IP 的廠商,我們第一個 RISC-V CPU IP 是 2017 年第四季提出的,2018 年開始陸續獲得客戶的採用。客戶取得授權後需要設計和投片,到現在一年半時間差不多剛好樣品出來。再花半年推動量產、上市以及軟硬體的整合,今年下半年和明年初開始 RISC-V 的產品就會比較多的投入市場。」
林志明透露,採用晶心 RISC-V IP 的產品中,大概 50% 的產品都與 AI 和 IoT 相關,有些是純 AI 的。並且,邊緣計算的產品比較多,也有應用於資料中心和伺服器的產品。
回顧已經取得巨大成功的 x86 和 ARM,這背後分別是英特爾和微軟,ARM 和 Google 的深度合作甚至是捆綁,打造標準化的平台,藉助 PC 和智慧手機單體幾十億出貨量的市場,成為兩個時代最成功的處理器指令集架構。
「RISC-V 已經獲得市場的認可,想要獲得 x86 和 ARM 那樣的成功,需要與像華為或者蘋果這樣規模的公司進行組合,才可以把 RISC-V CPU 做得很大。另外,IoT 市場一個明顯的特點就是產品種類多但量比較少,但 RISC-V 需要有一個像手機和 PC 一樣出貨量很大的產品品項,這不是技術的問題,而是需要機運。」林志明說。
目前,無論是物聯網還是 AI 都沒辦法實現標準化的平台。那麼,在機運到來之前,RISC-V 可以進軍存量市場,也就是基於 RISC-V 設計手機處理器,林志明認為,最有資格的就是華為。除此之外,就是耕耘 AI 和 IoT 這樣的新興市場,這時候,比拚的就是誰能夠提供更優的解決方案。
上面提到,RISC-V 指令集架構的靈活性可以讓開發者在 AI 和 IoT 領域都能實現很多創意。除此之外,性能的功耗也是取勝的關鍵。以挖礦(數位加密貨幣)為例,剛開始礦工使用 CPU 挖礦,後來轉向了 GPU,再後來甚至有使用手機挖礦的,但最終是 ASIC 勝出,因為無論 CPU 還是 GPU,在這個場景都會有許多指令集用不到,這就不能實現最優化。而 ASIC 夠高效,耗電也更少。RISC-V 同樣具備這樣的優勢,能夠提供合適的算力,並且兼具低功耗的優勢。
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還值得關注的是,雖然都是 RISC-V IP 的提供商,但晶心、芯來科技、SiFive 之間也有合作。林志明表示,晶心與他們現在不是純粹的競爭者,而是競合者,在技術上是合作關係,希望透過合作壯大 RISC-V 的生態,但在商業層面,如果客戶要選擇 RISC-V IP 的時候,則就是競爭關係。