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RISC-V竞争下,Arm加大IP免费试用力度-控制器/处理器-与非网

	
mikew
发表于 2020-05-06 10:22:05

      与非网 5 月 6 日讯,近年来,物联网,边缘人工智能,自动驾驶汽车和其他下一代技术的爆炸性增长,硅创业公司蓬勃发展。芯片初创企业面临的最大困难,往往是面临将产品推向市场前的高昂研发成本,这其中就包括一系列授权费用。过去几年 RISC-V 架构崛起,其支持阵营在描述优势的时候,ARM 高额的 License 费用是一个攻击点。去年 Arm 实施了一项灵活接入计划,近日 ARM 又升级了该计划,给初创芯片企业更多的帮助。

       

      据悉,ARM 的灵活访问计划主要针对处于早期阶段的芯片初创企业。根据该计划,拥有不超过 500 万美元资金的初创公司可以免费试用各种 ARM IP,从而使他们可以在整个产品开发周期内使用各种 ARM 解决方案进行实验,设计和原型设计。该计划涵盖的 ARM IP 包括了如 Cortex -A,Cortex-R 和 Cortex-M 处理器,部分 ARM Mali GPU,ISP 等等。此外,ARM 还提供相关的培训服务来帮助初创公司更好地上手这些 ARM IP。

       

       

      该计划主要的目的是给初创企业一个试用 ARM IP 的机会,即在量产前试用 ARM IP 不收费,而仅仅在量产后才开始收费,相当于降低了初创公司在芯片开发初期的风险。事实上,Flexible Access 这是 ARM 之前 Design Start 计划的延续。2015 年,ARM 通过 Design Start 计划免除了 Cortex-M0 IP 的试用费用,而到了 2017 年,该计划进一步纳入了 Cortex-M3 IP。ARM 在 IP 免费试用方面加大了力度,可以认为是对 RISC-V 生态的一种回应。

       

      当前 ARM 和 RISC-V 生态

      为了分析 ARM 此举对于 RISC-V 的影响,我们首先回顾一下当前 ARM 和 RISC-V 各自的生态。

       

      ARM 是目前 SoC IP 领域毫无疑问的领跑者。其 IP 库包含了从处理器,GPU,人工智能加速 IP,安全解决方案,甚至标准单元库等等,其生态非常完整。在智能手机领域,ARM 是事实上的唯一生态,几乎所有的智能手机 SoC 都在使用 ARM 的 IP。而在智能手机之外的其他领域(例如高性能计算、汽车电子等),ARM 生态也在积极开拓中。由于 ARM 生态的完整性,甚至可以整个 SoC 的绝大部分都使用 ARM 的 IP,因此很适合对于 IP 定制化需求较小的客户。对于这些客户,完全可以在 ARM 的 IP 中根据自己的需求去挑选一系列不同规格的 IP,并组合到一起来快速实现自己的 SoC。

       

      RISC-V 则是新兴的处理器 IP 生态。RISC-V 起源于加州大学伯克利分校的处理器项目,该项目经过多次迭代,最终将其指令集和参考处理器设计全部开源。这里和 ARM 有几点关键区别:

       

      1.RISC-V 生态是完全开源,即允许任何组织/个人自由修改和定制化指令集和处理器设计。同时,它也允许公司对于自己的 RISC-V 设计去做商业化,例如著名的 SiFive 就在设计自己的基于 RISC-V 的处理器,并将该处理器 IP 收费授权给客户。与此相对,ARM 则是一个付费的生态,虽然它现在将一部分 IP 有条件地免去了试用的费用。因此,在讨论 RISC-V 和 ARM 的时候,我们需要厘清 RISC-V 生态(免费,开源),基于 RISC-V 的商业化 IP(非开源),以及 ARM(非开源)。

       

      2.RISC-V 目前还仅仅专注于处理器领域,而 ARM 除了处理器之外还有 GPU、ISP、片上互联 IP 等等一系列 IP。换句话说,用 ARM 你可以直接做出一整个 SoC,而用 RISC-V 的话仅仅只能做处理器,没法涵盖其他 IP。

       

      因此,相比于 ARM 适合希望用标准化 IP 搭建自己 SoC 的客户,RISC-V 更适合对于处理器有更多定制化需求的客户。对于在芯片产品中使用 RISC-V 的公司,大体可以分为将 RISC-V 用作产品核心模块的公司,以及将 RISC-V 用作产品辅助模块的公司(基于 RISC-V 设计提供 IP 授权的公司,最终的 IP 还是会流向前述的两类公司)。

       

      将 RISC-V 用作产品核心模块的公司的产品主要是处理器系列产品,典型的公司包括美国的 Esperanto,法国的 Greenwaves,中国的睿思芯科、芯来科技等。使用 RISC-V 作为核心产品的公司通常具有能力基于开源的 RISC-V 指令集做大量定制化,并根据产品需求将 RISC-V 核的某些方面(例如性能,功耗,能效比等等)。例如,Esperanto 使用 RISC-V 并且在大规模并行计算上做了大量优化,从而瞄准高性能计算市场;而睿思芯科则针对能效比做了定制化设计,从而让 RISC-V 能应用在终端人工智能应用上。

       

      另一类使用 RISC-V 在芯片产品中的公司则是将 RISC-V 当作一个辅助处理器。例如,Nvidia 和西部数据都在自己的芯片中应用了 RISC-V 核作为一个辅助处理器,作用是可以通过简单编程来实现对于 SoC 上其他 IP 的控制。随着 SoC 越来越复杂,许多 IP 本身的定位需要一个控制器/处理器去控制和编程,但是如果这些 IP 都需要由主 AP 控制则会影响整体性能,因此一个较好的策略就是使用 RISC-V 这样的核去做编程和控制。RISC-V 在这方面的优势主要是轻量化(包括收费方面)以及可定制,但是相应地也需要使用团队有较强的能力才能较有信心地将轻量级可定制的 RISC-V 核去和其他 IP 做集成。

       

      综上分析,我们认为 ARM 和 RISC-V 目前来说还是主要面向不同的市场和客户;ARM 面对的是主流处理器生态客户,其完整的生态链可以帮助客户快速完成一个性能和可靠性都有所保证的 SoC;而 RISC-V 面对的是对于处理器有一定定制化能力以及需求的客户,可以帮助公司以较低的代价完成定制化的处理器核。

       

      ARM 的灵活访问计划能否撼动 RISC-V 生态?

      首先,我们认为 ARM 的灵活访问计划不会改变将 RISC-V 用作产品核心模块的公司使用 RISC-V。这是因为,这些公司使用 RISC-V 的主要原因是因为其可扩展性和可定制化。我们知道,ARM 的处理器授权大体可以分为架构授权和非架构授权两类。绝大多数公司使用 ARM 都是非架构授权,即 ARM 提供处理器核的设计,而授权公司则只能在物理实现层面(例如布局布线)上做一些优化,但是没有办法修改 ARM 的设计。而架构授权则是 ARM 提供处理器核的指令集授权,客户在确保不更改指令集的前提下可以在微架构等方面做更多的定制化。然而,架构授权收费非常高,因此只有像高通这样的巨头才有财力和动力去获取 ARM 的架构授权。这次 ARM 的灵活访问计划涉及的是部分处理器 IP 非架构授权的有限免费使用,与架构授权没有关系。

       

      而 RISC-V 相当于是直接提供了免费的架构授权,并且还允许用户做自己的定制化和拓展。将 RISC-V 用作产品核心模块的公司正是希望能充分利用 RISC-V 这一点的优势来做自己的差异化产品;相反,ARM 在未来几年基本可能会提供免费的架构授权,更不用说允许客户自行扩展 ARM 的指令集,因此,这次的灵活访问计划并不会改变这些公司使用 RISC-V。

       

      另一方面来说,ARM 的灵活访问计划对于提供 RISC-V 处理器 IP 的公司是有一定影响的。原因当然和收费以及商业模式有关,因为之前确实一些 RISC-V 处理器的 IP 公司将价格较低作为自己产品的一个亮点,那么随着 ARM 越来越重视 RISC-V 这个对手并且也开始打价格战,RISC-V IP 授权就会面临更大的压力。

       

      从近期来看,ARM 的灵活访问计划覆盖的范围还较小,只是针对初创公司,因此对于希望使用 RISC-V 作为辅助核的大公司来说仍然不会受到该计划的影响;但是我们预期在未来 ARM 会将其免费策略的覆盖范围逐渐增大,因此 RISC-V IP 公司必须要做出相应的对策,而不能仅仅是提供“比 ARM 更低价的 IP”。我们认为,RISC-V IP 可以在垂直和水平两个方向做出对应。

       

      在水平方向,RISC-V IP 必须在已有的 IP 产品中做差异化,例如更灵活的定制化和更快的交付周期等。举例来说,ARM 的核心只能提供有限种性能/功耗/面积的组合,而 RISC-V IP 如果能提供更多灵活性,让用户根据自己的需求去提交定制化的性能指标,而 IP 提供者则能利用敏捷设计等工具快速交付精确符合用户需求的定制化 RISC-V IP,这将可能成为 RISC-V 相对 ARM 的重要差异化方向(即对于同一个目标市场,ARM 可以提供有限种 IP 解决方案,而 RISC-V 则可以提供近乎无限种根据用户需求定制的 IP)。

       

      从垂直角度上来说,则是需要 RISC-V IP 公司能够去开拓更多的市场。如之前所讨论的,RISC-V IP 目前大多数应用仍然是辅助核,如果 RISC-V IP 公司能开拓更多的市场,我们才能看到 RISC-V 真正走进主流。把垂直以及水平结合起来,我们认为 RISC-V IP 未来的方向应当是开拓更多的市场,并且在每一个细分市场以差异化的方法(例如定制化设计)去和 ARM 竞争,这样才能让 RISC-V IP 走向下一个阶段。希望 RISC-V 在未来的道路能越走越好。  

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