環顧當下芯片產業的關鍵詞，RISC-V一定位列其中。
自電腦誕生以來，指令集架構一直是電腦體系結構中的核心概念之一。目前市場上主流的指令集架構兩大巨頭是x86和ARM，前者基本壟斷了PC、膝上型電腦和伺服器領域，後者則在智慧型手機和行動終端市場占據主導地位。近年來，隨著全球對芯片自主可控需求的增長以及物聯網、邊緣計算等領域的需求不斷擴大，RISC-V在學術界和工業界得到了廣泛關註和套用，逐漸成為第三大指令集架構。
2023年，RISC-V架構在更多實際套用場景中得以落地生根，從物聯網裝置、邊緣計算逐漸邁向AI計算、高效能計算等領域。
在AI時代，RISC-V更是迎來爆發的新機遇。矽谷芯片傳奇Jim Keller表示，「RISC-V的潛力是無限的。未來我們會迎來前所未見的AI軟體套用，而RISC-V有望打造出下一代的AI引擎。」
那麽，RISC-V究竟有著怎樣的魔力？它又是如何在AI時代掀起一場科技風暴的呢？
01
RISC-V如何適用於AI套用？
進入2023年，AI讓芯片的算力得到無與倫比的表現。隨著AI演算法對硬體算力的渴求到達前所未有的高度，傳統的芯片架構正面臨著前所未有的挑戰。因此，實施專用架構、針對AI演算法進行特定最佳化的芯片設計，已成為滿足高算力需求的新趨勢。
指令集簡單便於擴充套件、成本低
ARM與X86，作為老牌指令集，它們內部歷史遺留指令太多，後續工程師很難再對現有指令進行更新或添加。很多讀者或許下載過ARM官方的文件介紹，幾千頁讀下來，熟練掌握尚且困難，推陳出新更是難辦。多指令模式更為ARM架構設計增添了復雜性。因此，在指令集的擴充套件方面，更富活力的RISC-V天然具有極大優勢，畢竟開源、精簡是RISC-V的一大特長。
與此同時，開源也帶來了另一個重要的好處，那就是降低了RISC-V的技術門檻和成本。任何人都可以獲取RISC-V的原始碼，根據自己的需求進行客製和最佳化，而無需支付高額的授權費用。
契合邊緣AI
RISC-V並不是適合所有的AI模型。很明顯，在AI大模型方面，由於其需要的極高算力與超高的相關資源消耗，讓幾乎所有RISC指令集望而卻步。以ChatGPT這類大模型為例，據OpenAI測算，ChatGPT訓練階段總算力消耗約為3640 PF-days（約1PFLOP/s效率跑3640天），GPT-3訓練成本預計能達到500萬美元/次。邊緣AI無法承載大模型對算力的高需求，瞄準單一領域、對算力要求相對低的小模型AI則可以施展拳腳，RISC-V的機會就來了。尤其是物聯網領域，RISC-V已經展現出了優勢。
與AI演算法相匹配
從演算法角度來說，更高自由度的RISC-V指令集恰好與需要更快速叠代與高算力的AI演算法相匹配。眾所周知，RISC-V具有高度的可延伸性和模組化特點，這也意味著設計者可以根據具體的套用需求進行裁剪和客製，因此可以更好地適應不同的AI演算法，包括深度學習、神經網路等。
02
大廠的押註與布局
在技術創新和市場需求的雙輪驅動下，RISC-V發展潛力盡顯。在此趨勢下，各大芯片巨頭紛紛投身其中，共同探索RISC-V的廣闊前景，以期在未來的競爭中占據有利地位。這其中包括蘋果、英特爾、高通、瑞薩、英飛淩、恩智浦、博世等。
究其原因，各大芯片廠商之所以紛紛押註RISC-V領域，背後究竟隱藏著怎樣的考量與布局？
對於任何一個芯片大廠而言，在ISA的選擇上都是相當謹慎的。ISA不僅決定了芯片開發的難易程度，也決定了與之繫結的軟體和開發生態，甚至可能會影響到市場面臨的競爭。
當前，移動芯片市場的效能之爭愈演愈烈，不論高通、輝達，還是三星、蘋果，實際上它們都是基於Arm架構開發的，都屬於Arm聯盟的成員之一。目前為止，Arm已經占據了智慧型手機芯片領域95%以上的市場份額，包括平板電腦等。
過於依賴軟銀集團旗下Arm公司的技術可能會給自身帶來一些風險，2022年底Arm就曾因智慧財產權問題起訴過高通。
此外，Arm技術不僅在智慧型手機中無處不在，當下正迅速擴充套件到大型裝置、數據中心和汽車用途。
汽車業務也是高通的核心業務之一，尤其是智慧座艙系統。如今包括英特爾在內的其它大型半導體芯片制造商也表示，他們未來將支持RISC-V芯片的開發。這可能會給高通帶來更多動力。在2022的RISC-V全球峰會上，高通高管宣布，早在2019年釋出的驍龍865 SoC中，高通就已經將RISC-V用到了微控制器的設計中，並已經出貨了上億個RISC-V核心。
瑞薩作為MCU大廠之一，尤其是在汽車領域，經過多年的積累與開發，旗下已經有了多條MCU產品線。在32位元MCU上，有基於自研CISC內核的RX系列，也有基於Arm Cortex-M架構的RA系列。即便如此，瑞薩還是決心開拓第三條產品線，而這條產品線正是基於RISC-V架構。
英特爾對推進RISC-V也頗有興趣，2022年英特爾大力扶植RISC-V——以Premier（高級會員）的身份，加入了RISC-V International基金會。與此同時，它還設立了10億美元 （約合人民幣64億）的IFS基金，用於扶持初創和成熟企業進行代工生態的創新，其中很大一部份用於RISC-V。
IFS 計劃提供一系列經過驗證的 RISC-V IP 內核，並針對不同的細分市場進行了效能最佳化，確保 RISC-V 在 IFS 芯片上跨所有型別的內核（從嵌入式到高效能）執行最佳。同時將提供三種型別的 RISC-V 產品：基於 IFS 技術制造的合作夥伴產品；RISC-V 內核被授權為差異化 IP；利用先進的封裝和高速芯片間介面，提供基於 RISC-V 的小芯片構建塊。
其實，英特爾在很早之前就在RISC-V路線上有所動作，2021年英特爾就推出了基於RISC-V架構的Nios V處理器。在此之前，英特爾還欲花費20億美元收購RISC-V芯片設計公司SiFive，但最終並沒有成功，不過這也讓大眾看到了英特爾面對 RISC-V 的心態。
RISC-V CEO Calista Redmond 表示：「RISC-V 的開放合作已經引發了半導體行業的深刻轉變，這種合作夥伴關系將加速開放計算的創新。」
英特爾研究院副總裁、英特爾中國研究院院長宋繼強表示，英特爾中國研究院專門把RISC-V這個開放開源的指令集列入研究領域，是因為中國在這一領域的影響力比較明顯，在RISC-V國際基金會高級會員裏，接近一半是中國企業或者學校。另外，中國還有政府方面的引導，想讓RISC-V成為未來自主創新的重點。因此，中國未來在RISC-V發展上一定會走的很好。
接下來看一看，中國在RISC-V賽道的布局。
03
中國是RISC-V的重要基地
據RISC-V International統計，2022年全球采用RISC-V架構的處理器出貨量超過100億顆，僅用12年就走完了傳統架構30年的發展歷程，預計未來幾年RISC-V采用率將以40%年復合增長率增長，2030年RISC-V架構芯片更有望突破160億顆。而這100億顆出貨量中，有近一半來自中國，中國的巨大市場將成為支撐RISC-V的重要基地。此外，在RISC-V基金會會員當中，中國企業占比也近一半。
中國工程院院士倪光南在3月2日召開的首屆玄鐵 RISC-V 生態大會上表示：「可以毫不誇張地說，今天RISC-V是中國CPU領域最受歡迎的架構，中國芯片產業和整個芯片生態將會越來越多地聚焦於RISC-V架構，中國的巨大市場將成為支撐RISC-V的重要基地。」
據悉，包括IP內核與芯片設計等主要內容在內，中國目前有300家以上公司在關註RISC-V或以RISC-V指令集進行開發。
如今，國內已成立了RISC-V產業聯盟，集結了包括華為、阿裏雲、紫光展銳、華米科技等在內的眾多知名企業，共同推動RISC-V在國內的生態建設。聯盟透過搭建合作平台、舉辦研討會、推動標準制定等工作，加快了RISC-V技術在中國的落地與套用。
中國科研機構和企業積極投身於RISC-V芯片的研發，取得了一系列關鍵技術突破。如中科院、清華大學等高等學府和科研機構，以及平頭哥半導體、芯來科技等初創公司，都在RISC-V處理器設計、軟體生態構建以及套用解決方案等方面展現了不俗實力。
同時中國企業在RISC-V架構上開發出了豐富的處理器產品，涵蓋嵌入式、物聯網、邊緣計算、數據中心等多個領域。例如，阿裏平頭哥推出的玄鐵系列處理器，以及芯來科技針對物聯網領域的多款MCU芯片等。
除了上述公司外，芯原股份、中科藍訊、兆易創新、賽昉科技、全誌科技、晶心科技、先楫半導體、中科藍訊、泰淩微電子、樂鑫科技、中微半導體、航順芯片、國芯科技、芯昇科技、博流智慧、納思達、晶視智慧、方寸微電子等諸多廠商均展現了強大的研發實力和優秀的產品。
泰淩微電子的RISC-V芯片產品主要套用於物聯網領域，如智慧穿戴、智慧家居等，其RISC-V處理器在連線性、功耗和效能等方面表現出色，為使用者提供了穩定的無線連線體驗。芯原股份在RISC-V領域推出了多款高效能的處理器IP，這些IP可廣泛套用於物聯網、智慧家居、可穿戴裝置等領域;中科藍訊的RISC-V芯片產品主要面向藍芽音訊市場，如藍芽耳機、音箱等;兆易創新在儲存和MCU領域有著深厚的積累，其RISC-V芯片產品結合了儲存和計算的優勢，可套用於工業自動化、智慧家居等領域；賽昉科技提供了一系列基於RISC-V指令集的處理器和SoC產品，這些產品適用於從邊緣計算到雲端的各種套用場景......
04
RISC-V的商業化落地
從目前出貨情況來看，RISC-V芯片早些年更多是集中在低算力的MCU市場以及生態依賴性低的物聯網領域。比如：物奇除了推出WiFi數傳芯片，還早就推出並量產了基於RISC-V的電力線載波芯片，可套用於智慧表、能源管理系統、汽車-PEV和充電站、遠端抄表裝置、太陽能、工業套用等領域，2019年時披露該款芯片出貨量就已達到百萬顆以上。
樂鑫科技，在WiFi MCU領域擁有領先地位，自2020年後的新產品都全部使用自研的基於RISC-V指令集的IP。
泰淩微，以低功耗藍芽SoC為主要產品，其最新一代產品TLSR9系列就采用了RISC-V架構並經過認證。
除了在IoT市場，RISC-V在伺服器、汽車等領域也有發展空間。
比如：算能的RISC-V CPU SG2042伺服器集群，可以為下一代雲端運算、人工智慧、數據分析提供支撐。超睿科技規劃了A系列（高效能）、AE（高可靠性）、E系列（高能效）三個系列。A系列著重考慮效能，適用於桌面、伺服器等套用場景，可落地於雲端運算、HPC、AI以及智慧座艙等領域。
在玄鐵RISC-V生態大會上，中國科學院軟體研究所展示了基於RISC-V的開源膝上型電腦「如意BOOK」。這台電腦綜合續航達12小時，整合了支持語音對話與文字互動的第三方大模型AI助手。如意BOOK搭載玄鐵C910處理器、openEuler作業系統，可流暢執行釘釘、Libre Office等大型辦公軟體，首次打通了從底層芯片到作業系統到商用軟體的RISC-V全鏈路。
在汽車領域，已有頭部客戶使用玄鐵，達摩院會對可靠性、包括高即時的處理器做更多布局。
在通訊領域，比科奇將RISC-V套用在5G基頻芯片。其第一顆高效能、低功耗5G小基站實體層SoC芯片PC802已經規模化量產。
在機器人領域，亞博智慧推動RISC-V首次進入ROS機器人領域，基於玄鐵處理器的Mlik-V Meles開發板研發SLAM建圖與避障導航小車。
在ICT領域，降低算力功耗和成本的需求為基於RISC-V客製的雲網裝置帶來了增量空間。中國電信研究院采用玄鐵RISC-V研發雲桌面、AI邊緣盒子等新硬體，打造「端-邊-雲」全鏈套用。
此外，在電力行業，國網智芯公司基於玄鐵處理器研發出面向工業套用的AI芯片，用於變電智慧巡視、源網荷儲協同排程等場景。
05
加速與AI融合
根據SHD的數據顯示，RISC-V基金會在2015年時僅有17家會員，到2023年底就已經達到了4037家。同時，SHD集團預測，自2022年至2030年，RISC-V在主流市場年復合增長率將高達40%。基於RISC-V指令集架構的芯片的年出貨量將由6億顆增長至160億顆。在MCU、膝上型電腦、5G、工業、消費類AI、汽車AI等主流套用中的占比將達到約30%。
在剛剛過去的一年時間裏，RISC-V生態獲得了進一步的發展。因此，2023年也被認為是RISC-V的突破年。
2023年5月，Meta基於RISC-V架構推出首代AI推理加速器;2023年6月，谷歌、英特爾、輝達、高通、阿裏等13家企業發起的全球RISC-V軟體生態計劃「RISE」正式啟動，旨在加速RISC-V的軟體生態建設及套用商業化行程，成員將聯合推動RISC-V處理器在行動通訊、數據中心、邊緣計算及自動駕駛等領域的市場化落地，阿裏是中國大陸唯一董事會成員;2023年10月，高通宣布將與谷歌合作推出基於RISC-V架構、支持Wear OS系統的智慧穿戴芯片，並將在全球市場進行商用推廣。
與此同時，可以明顯看到這些芯片行業的領軍企業不僅在RISC-V賽道加碼布局，還將更多的註意力放在了RISC-V與AI的深度融合上。
在消費電子領域，達摩院宣布玄鐵處理器家族全新叠代升級-玄鐵C907首次實作矩陣運算（Matrix）擴充套件，為未來AI加速計算提供更多選擇，並將整合到其他玄鐵處理器中；下一代旗艦處理器C930也將將持續向更高效能演進，顯著提升AI計算處理能力，預計將於年內推出。
奕斯偉計算等廠商已推出基於RISC-V的邊緣計算AI芯片，具備強大視訊編解碼能力和豐富介面，滿足多種套用場景需求。躍昉科技和睿思芯科等也是RISC-V在AI領域的佼佼者，提供高效能處理器IP核和客製芯片解決方案。
近日，三星也有所動作。三星旗下SAIT（前身為高級技術學院）在矽谷建立先進處理器實驗室（APL），專門從事AI芯片設計。這支新加強的研發團隊將充分利用RISC-V架構的開放性和靈活性，設計和最佳化新一代AI芯片。三星APL研究所的最終目標是設計自己的基於RISC-V的AI芯片。歷史上，三星曾基於ARM產品設計過Exynos等尖端半導體芯片。
據悉，三星此次加強研發團隊，旨在提升其在AI芯片領域的研發能力，進一步推動AI技術的發展，同時也是為了應對輝達等競爭對手的挑戰。輝達在AI芯片市場占據領先地位，而三星希望透過推出基於RISC-V架構的AI芯片，打破現有的市場格局。
06
機遇眾多，挑戰亦然
無論是各地興起的RISC-V熱潮，還是從全球芯片巨頭的態度和布局中都能看到，RISC-V必然是一個重要選擇。
RISC-V之父、圖靈獎得主David Patterson也表示：「RISC-V是一個全球現象，有超過60個國家的開發者們在研究它，幾年後RISC-V將無處不在！」他甚至斷言，到本世紀末，未來產品開發的主導ISA將是開放的RISC-V架構。
這不僅是一個趨勢，更像是一場技術革命的爆發。
SHD Group預計，2030年基於RISC-V的SoC營收更是預計高達920億美元，復合年增長率高達47%。
然而，RISC-V要實作廣泛的市場套用，還有許多挑戰需要面對，比如其生態系仍然相對落後於其他主流指令集架構，如ARM和x86。要實作廣泛的市場套用，RISC-V需要在軟體相容性、開發工具、作業系統等方面加強生態建設。其次，在一些高效能計算場景下，其技術成熟度仍然不足。要在更激烈的市場競爭中取得優勢，RISC-V需要在效能、功耗和成本等方面進一步最佳化。在商業模式與合作方面，由於RISC-V的開放性，企業在使用和釋出RISC-V產品時也面臨著一定的商業挑戰。
這裏以Semidynamics 創始人兼CEO Roger Espasa的話結尾：RISC-V是從底部開始做起的，如今已經到了中高端，包括伺服器，當然需要一定時間發展壯大。最終會進入到HPC、GPU，以至於全覆蓋。
