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国内 RISC-V 产学研基地成立,Intel、Arm、RISC-V 将三分天下?

oomdy
发表于 2020-01-20 09:07:29

在IT界,CPU芯片和操作系统是网信领域最基础的核心技术。但在芯片领域,技术和资本的门槛较高,应用范围最广的指令集架构需获得专利授权才能使用,如x86、Arm等。而投入研发的资金,以14nm工艺为例,需上亿元的研发费用。

如何降低芯片的研究门槛?被人称为“半导体行业的Linux”的开源指令集RISC-V或许是其中重要的助力。

1月13日,中国开放指令生态(RISC-V)联盟2019年会暨武汉产学研创新论坛在武汉顺利召开。武汉RISC-V产学研基地、RISC-V联盟武汉分中心、湖北省RISC-V产学研基地在本次大会上揭牌成立。

会上,中国工程院院士、中国开放指令生态(RISC-V)联盟理事长倪光南表示“未来RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一,从而在CPU领域形成Intel、Arm、RISC-V三分天下的格局。”

为何倪光南院士如此说?RISC-V有什么特点?

RISC-V架构简洁,支持模块化

RISC-V是RISC(Reduced Instruction Set Computing,精简指令集)的第五代版本。由图灵奖获得者、RISC的发明者David Patterson教授在 2010 年,带领加州大学伯克利分校的团队花了3个月时间完成了RISC-V指令集的初始设计开发。

据倪光南院士介绍,RISC-V是基于广泛使用且标准十分宽松的BSD许可证,开发者可自由免费地使用RISC-V来设计CPU、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。

如此一来,RISC-V的优点十分显著:

1、降低芯片设计的资本门槛。

传统芯片设计人力和资金的投入成本较大,可能需投入上百人的团队和上亿元的经费来开发,中小型企业望而却步。而开源芯片设计降低芯片设计的门槛,只需几万元、3-5人的小团队在3-4个月内就能研制出适合自己企业的芯片,有利于中小型创业所需,促进芯片产业的发展。

2、架构简洁,支持模块化。

RISC-V目前成型的技术代码集小、架构简单,基础指令集只有40多条,加上其他的模块化扩展指令总共几十条指令。RISC-V支持模块化,性能优越,能够满足从微控制器到超级计算机等各类处理器需求。并支持FPGA、ASIC和未来器件等实现方式。

正因为RISC-V有了以上优势,市场应用宽广:据分析机构Semico Research 发布的《RISC-V市场分析:新兴市场》报告数据,预计到2025年,市场将总共消费624亿个RISC-V CPU内核,其中预计工业领域将是最大的细分市场,拥有167亿个内核。

万物互联时代,RISC-V迎来机遇

随着万物互联时代的到来,国内外众多整机和系统厂商纷纷布局芯片领域。在本次会上,工信部赛迪研究院集成电路研究所高级分析师种丹丹介绍道,苹果公司自研A系列处理器应用在iPhone手机,同时计划在2020年,在Mac中使用自研芯片;谷歌自研人工智能 ASIC芯片TPU,应用于AlphaGo系统;亚马逊拥有449名员工组成的芯片团队,自研芯片应用于亚马逊新一代Echo智能音箱产品;Facebook招募半导体研发团队,自研芯片应用其硬件产品、数据中心的服务器等。

在国内,华为依托旗下海思,研发多款麒麟系列手机SoC芯片,发布鲲鹏芯片和泰山服务器;阿里巴巴成立平头哥半导体,发布基于RISC-V的玄铁系列处理器;百度发布自主研发的首款云端全功能AI芯片“昆仑”。

回顾历史,我们发现在PC时代,x86架构催生Intel等企业;在移动互联网时代,Arm架构催生高通、联发科、Arm等企业;而如今步入 IoT 时代,普遍认为物联网与边缘计算领域可能是RISC-V发展最大的机遇。

据种丹丹的介绍,智能硬件产品对CPU应用生态、性能的依赖低于PC、手机等产品,x86、Arm架构CPU的传统优势无法完全发挥;另外,智能硬件产品对CPU的功耗、体积及成本高度敏感,部分RISC-V架构嵌入式CPU具备比同类Arm、x86架构CPU更低的功耗、更小的面积以及更低的价格。

谈及RISC-V在物联网时代的机遇,之前CSDN专访Patterson高徒、RISC-V创始团队关键学生之一、RIOS 图灵奖实验室副主任——谭章熹,他也谈到相同的观点:“在新兴市场里,大家也在做全新的选择,RISC-V拥有灵活性、模块化、开放、安全的优点,会成为很多人的首选。比如在物联网领域中,由于物联网设备碎片化,需求非常多样,需要非常灵活的架构去适应它,RISC-V可以根据用户不同的需求,还可增加自己的扩展指令集,来增加扩展模块。”

生态发展建议

一方面是新兴市场多样化的需求,但一方面我们面临的集成电路人才缺口较大:据《中国集成电路产业人才白皮书(2018-2019年版)》数据显示,截止到2018年底,我国集成电路产业从业人员规模约为46.1万人,预计到2021年前后,全行业人才需求规模为72.2万人,这中间存在26.1万人的缺口。

且在2018年,集成电路行业的主动离职率为14.3%,集成电路行业平均月薪为11130元。

如何更好地培养和留住相关的人才?

对此,种丹丹提出几点建议:

1、加速处理器人才引进和培育工作:

(1)从揽才上,建立针对引进新兴指令集开发人才及其团队的长效激励机制;

(2)从留才上,探索多维度的人才政策,如落户等措施;

(3)从育才上,校企合作培养,鼓励芯片教学研究中理论与实践的结合。并且发挥集成电路产教融合发展和中国开放指令生态(RISC-V)联盟等的积极作用。

2、RISC-V 产业生态的建设:

(1)加强开源芯片研发支持,通过专项研发项目等支持RISC-V芯片IP核开发,提供国产芯片性能水平。

(2)企业积极参与RISC-V开源社区相关工作。

(3)鼓励产业链上下游龙头企业围绕RISC-V等新兴指令集架构形成虚拟的IDM(Integrated Device Manufacturer,整合元件制造商)联盟。

(4)RISC-V相关的产业联盟促进相关企业与高校等的合作,例如推动团体标准和技术规范体系的建设,逐步构建产业生态。

如今在武汉成立国内首个RISC-V产学研基地,而武汉作为全球大学生数量最多的城市,相信会为RISC-V生态添加更多年轻的创新力量。未来可期。

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