撰文 | 凡雪

编辑 | 四月

提到半导体行业，「枯燥」、「硬核」、「理工男」恐怕是关联性最强的词语，而芯来科技创始人胡振波却是一个「另类」理工男，外人眼里「又苦又累」的行业，胡振波却乐在其中，除了自封为「CPU Guy」，写书，推公众号、办网站，胡振波一样没落。

除此之外，胡振波还成立了国内第一家专业 RISC-V 处理器 IP 和解决方案公司，目前已推出从低功耗到高性能全系列嵌入处理器 IP 系列产品，具备高性能、低功耗和易使用的特点，是首家实现多款 RISC-V 芯片量产的本土企业。

在芯来科技创始人胡振波身上有很多「第一」的标签，作为国内 RISC-V 社区技术领袖之一，完成国内第一颗 RISC-V 开源处理器核蜂鸟 E203 的开发，组建了国内第一家商用 RISC-V 处理器核公司芯来科技，同时出版了国内第一本 RISC-V 处理器设计书籍《手把手教你设计 CPU——RISC-V 处理器篇》。

从上海交通大学毕业后，胡振波曾在 Marvell 担任 CPU 高级设计工程师、Synopsys ARC 系列处理器内核研发经理，自称「CPU Guy」的胡振波对这个专业有一种执着的感情。

CPU 内核是芯片的心脏，是软件能够在硬件上运行的基础。但国内真正掌握 CPU 内核开发技术的人很少，即使有也通常存在于体制内，例如龙芯、飞腾、申威等。导致这种现象的一个原因是，ARM 和 x86 架构已形成拥有绝对影响力的生态，体制外的商业公司自研处理器投入产出比低，如果是自研的是非 ARM 和 x86 架构的处理器还要背负高昂的生态建设成本，因此自研不如买。

国内企业能够掌握处理器核心技术的公司屈指可数，这种核心技术缺位本质进一步巩固了 ARM 和 x86 架构的市场地位。「国产芯」进入一个「死结」状态。

2010 年，David Patterson 带领的加州伯克利分校团队开发出 RISC-V 架构，该架构是基于精简指令集原则的开源 CPU 指令集架构，可以自由地用于任何目的，允许任何人设计、制造和销售 RISC-V 芯片和软件，以更低的成本、更灵活自主的方式进行定制化芯片。2015 年该架构正式开始由国际基金会维护，经过短短 5 年，便迅速发展，到今天已经有超过 360 家会员，其中包括谷歌，西部数据，三星，谷歌，华为等国际国内大厂。

指令集架构第一次摆脱了归属某家公司的私产的命运，成为一种国际标准。由于不再是某一家公司背负生态建设，基于 RISC-V 的生态会比以往的 CPU 指令集架构更加活跃和健壮。

「它很有可能是中国处理器产业最后一次机会」，胡振波这样形容 RISC-V 的问世。

从主机时代到 PC 时代，成就了 Intel 这家 CPU 芯片公司；从 PC 到移动时代，成就了 ARM 从事 CPU IP 业务的公司；而从移动时代往 AIoT 时代，RISC-V 则是以一种标准的形式出现。本质是随着不同时代的需求，计算形态发生改变，处理器越做越薄，越做越开放，在这种变革的时候是实现弯道超车的机会，但一旦在这种开放环境下的市场格局一旦形成，这种机会就会丧失，因此我们一定要抓住 RISC-V 所带来的这次机会。

带着这样的愿景，2018 年，芯来科技团队首先在武汉光谷成立，随后在北京、上海、西安设立公司，成立时间虽不长，芯来科技却备受青睐——获得芯原、晶晨和兆易创新等国内领先 IC 设计公司投资或合作，目前已完成 Pre-A 轮融资，团队实力不断增强。

目前芯来已经推出 100 系列、200 系列、300 系列、600 系列，预计明年推出 900 系列，到明年年中，将全面覆盖从超低功耗到高性能的产品线，以满足不同客户的需求。

N100 系列适合传统的 8 位或 16 位内核升级需求，广泛应用于模混合、IOT 或其他超低功耗场景。

N200 系列 32 位超低功耗 RISC-V 处理器，为物联网 IOT 终端设备的感知，连接，控制以及轻量级智能应用而设计，适合替代传统的 8051 与 ARM Cortex-M 系列内核。

据悉，N200 系列已经过量产验证，以商用 RISC-V 处理器内核 IP 形式推向全行业。

N300 系列 32 位超低功耗 RISC-V 处理器，面向机制能效比且需要 DSP，FPU 特性的场景而设计。

此外，芯来还尝试将传统的处理器 IP 授权业务将转向技术服务模式，发布「IoT 随芯包」，内包含芯来科技 N100、N200、N300 系列内任意处理器 IP 及可选特性（扩展、DSP、浮点）。

据胡振波介绍，以嵌入式领域为切入点，芯来科技提供 RISC-V 处理器内核 IP、软件工具链的综合解决方案，目前已有超过 100 家客户进行了评估或授权。

MCU 市场是芯来非常重视的市场，国内这个市场兆易创新是标杆性企业，因此芯来联合兆易创新推出全球首个基于 RISC-V 内核的 GD32V 系列 32 位量产通用 MCU 产品——GD32VF103 系列，对标 ARM 架构的 GD32F103，经过兆易创新实测同样频率下性能可以提升 15%，而动态电流可以降低 50%, 静态电流可以降低 25%，RISC-V 由于其开放性可以针对不同领域 MCU 对微架构进行优化，使其功能，能效比等充分发挥出来。

「我们主要提供基于 RISC-V 的 IP 解决方案，包括标准 IP、定制 IP 授权。因为 RISC-V 只是指令集架构，RISC-V 架构本身是免费的，但是将 RISC-V 标准实现为微架构后，微架构表现形式是 IP，IP 可以开源免费也可以商业收费，我们都提供」，胡振波解释道。

2019 年 8 月 22 日，半导体供应商兆易创新携手芯来科技在行业内率先将 RISC-V 引入通用微控制器（MCU）领域，推出全球首个基于 RISC-V 内核的 GD32V 系列 32 位量产通用 MCU 产品，提供从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持并持续打造 RISC-V 开发生态。

「MCU 是兆易创新的主要产品线之一，在通用 MCU 领域，ARM 建立了绝对影响力的生态，除了 ARM 之外的所有架构都陆续退出或者消亡，而 RISC-V 能够在如此短的时间内，打通通用市场，本身是一个巨大的里程碑事件」，胡振波说道。

MCU 又叫微控制器，是把 CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种 I/O 接口，集成于一颗芯片的芯片级计算机。作为嵌入式设备的核心部件，MCU 在通信、消费电子、汽车电子、工业控制有广泛应用，据 IC Insights 预测，2019 年全球 MCU 芯片出货量为 269 亿颗，到 2023 年该数字将增加到 382 亿颗，届时 MCU 芯片销售额预计可达 213 亿美元。

MCU 分为通用 MCU、专用 MCU。通用 MCU 市场比较成熟，同时生态壁垒也相对较高，32 位 MCU 市场过去基本被 ARM 架构垄断。而专用市场 MCU 是个泛化的概念，基本上需要程序控制，有输入，输出，外设的地方都算一个专用 MCU，因此从绝对数量来讲，通用 MCU 的体量没有专用大；但专用 MCU 是专门用在某个特定领域，话语权掌握在场景方，往往需要根据场景方定制专门技术，此外，专用芯片的表现形式更为敏捷、更低成本、更具差异化，由于生态壁垒相对不高，所以未来定制 MCU 趋势会向好。

虽说专用 MCU 从市场的角度是 RISC-V 比较适合切入的地方，但 RISC-V 如果想挑战 ARM 的地位则通用 MCU 领域是不能回避的，通用领域最大的挑战便是生态壁垒高，但这个壁垒不是来自于技术，是人。

胡振波解释道，首先，通用 MCU 不仅仅局限于专业领域，它的受众面要广一些；其次要让用户熟悉 RISC-V，解决人的习惯可能需要 1~2 年，因此需要目光长远一些，未来基于 RISC-V 的通用 MCU 是一个巨大市场，为此，芯来专门设立相关 MCU 的网站——www.riscv-mcu.com，网站上将会提供丰富的案例，使用的教程等。

而在专用 MCU 领域，我们也看到了新变量。

2018 年 9 月，阿里巴巴宣布合并中天微、达摩院团队，成立平头哥半导体芯片公司。中天微成立于 2001 年，旨在发展 32 位高性能低功耗嵌入式 CPU、以芯片架构授权为核心业务的集成电路设计公司。

成立至今，平头哥已发布基于 RISC-V 的处理器 IP Core 玄铁 910、SoC 芯片平台「无剑」和含光 800 芯片，今年 10 月，平头哥开源低功耗微控制芯片（MCU）设计平台，提供快速集成、快速验证，减少基础模块开发成本等服务。

在通用 MCU 领域里，ARM 架构生态壁垒很高，但是由于采用的是架构授权，这就造成很多厂商产品同质化明显，导致核心竞争力大大减弱，而 RISC-V 作为一个开源的架构，各个厂商可以在架构基础上做自己特定的设计，以实现自身差异化定制，据 GSMA 预测，2025 年全球物联网设备联网数量将达到 252 亿个，物联网技术的发展，场景不断碎片化、垂直化，这些将势必推动定制化芯片需求增长。

MCU 市场保持高速增长态势，国内 MCU 市场 2011~2016 年的年复合增长率接近 10%，但中国大陆和台湾地区 MCU 企业产值仅占各自市场的 10%。物联网的兴起、国内晶圆厂的不断成熟和国家大基金的支持催生了不少 MCU 的初创企业，但想打破国外巨头垄断局面难度很大。

国外 MCU 大公司通过多年在基于 ARM 的 MCU 生态上的不断投入和整合，而国内 MCU 公司往往是以追随者的形式进入到市场的，要打破这个局面则需要国内 MCU 公司逐渐加强在生态建设上的投入，只有建立新的 MCU 生态，比如说基于 RISC-V 的生态上，才能打破原有的格局。中国有全球最大的应用市场，最多的方案公司，我们有成为生态领导者的基础。

众所周知，RISC-V 以其开放性，自诞生便得到了诸多关注和青睐。并得到了几乎全球超过 360 家知名半导体和互联网等科技企业的支持。据了解，全球第一大硬盘厂商西部数据已宣布把每年各类存储产品中嵌入的 10 亿个处理器核换成 RISC-V；Google 利用 RISC-V 来实现主板控制模块；NVidia 也将在 GPU 上引入 RISC-V；印度政府也正在大力资助基于 RISC-V 的处理器项目，使 RISC-V 成为印度的事实国家指令集。

根据 Tractica 的预测，基于 RISC-V 的 IP 和软件工具的全球收入将在 2025 年增加到 11 亿美元，高于 2018 年的 5200 万美元。

从全世界来看，RISC-V 非常火爆，无论是互联网巨头还是传统公司，切入点都不一样，RISC-V 是一个标准，可以用来设计处理器 IP, 研发芯片，也可以做基于芯片模组产品，而芯来科技则是国内最早从基础 IP 切入的公司。

「因此 RISC-V 是一个形容词，这个标准充当一个舞台。公司的切入点不一样，运作方式、商业模式都不一样，侧重产品与侧重平台生态公司的导向也不一致」胡振波说道。

RISC-V 的开放性和部分基于 RISC-V 的开源硬件项目让各大企业尝到架构开源的「甜头」，硬件开源逐渐成为热门话题，但在胡振波看来，硬件开源仍处于早期阶段，因为这关乎产业形态。

相比硬件开源的踯躅不前，软件端开源节奏显然更快，软件端的软件算法，软件工具等都在开源化，由于软件可以随时更改「打补丁」，社区活跃度较高，所以用户的闭源与开源天平会迅速向后者倾斜。

然而，硬件开源在产业链端却面临很大矛盾——由于制作一颗芯片的生产线非常复杂，大约会涉及到五十个行业、2000-5000 个工序，其中核心硬件的电路、IP 代码等在成本构成里只占 20% 左右，而后期制造、时间成本可能占到 80%-90%。因此，在硬件领域，商业芯片公司都比较倾向于成熟的闭源产品，因为试错成本太高，希望选择有服务跟质量保证的供应方。

「所以目前来看，芯片仍是一个重资产、试错成本非常高的产业，只要这个行业本质不变，那么公司、使用者的谨慎性相当一段时间会保持不变，如果说哪天做一颗芯片，就像写代码上传打补丁一样，那硬件开源自然也不成问题，立即就会实现了」，胡振波调侃道。

由于芯片投入大、门槛高、周期长、知识产权复杂，所以开源芯片发展极为缓慢，从某种意义上讲，目前并没有完全意义的开源芯片存在，基本上都是以开源 IP 的形式出现。

虽有客观限制在前，但这也将 AI 芯片曾面临的质疑推向 RISC-V——仅提供基础核 IP 是否能具有核心竞争力

在胡振波看来，这是一个在短时间无法下定论的问题。首先，AI 本身是一个场景驱动的市场，话语权也是掌握在场景方上的，其次，RISC-V 与 AI 在技术本质上是不同的，AI 是一个依赖应用，依赖特点算法的泛性技术，没有标准件，差异化也特别明显，此时 IP 的定义也变得非常困难。但是由于 RISC-V 处理器 IP 是由于其通用性，类似一个标准件，是一个「车轮子」，每家公司自己生产显然不经济，况且缺乏差异化，公司自身也没有动力重复做，所以市场上 99% 的公司都需要提供标准件服务的公司。

但如果将 RISC-V 放到产业的角色来看，本身 RISC-V 是一个标准件，但是标准件的应用形式和场景却很复杂——就像「车轮子」可能仅仅存在尺寸大小的区别，但是车会很不一样。所以 IoT 芯片本身是一个场景驱动的市场，IoT 芯片本身差异化的定制化是一个大趋势。因此，基于市场的容量，市场的特点和需求，RISC-V 处理器 IP 这样标准件 IP 外加一些差异化的定制需求，是能够构成核心竞争力的。

据 SiFive 首席执行官 Naveed Sherwani 预测，两年之后 RISC-V 就会进军手机市场，与高通、苹果、三星、联发科等 ARM 公司争抢智能手机处理器市场，5 年后 RISC-V 指令的处理器有可能会进军服务器市场。

在胡振波看来，由于 RISC-V 是一个标准，是一个舞台，所以未来 RISC-V 技术兴起是必然的，而且一定会在主流架构中占有一席之地。

反之，如果技术开源由一家商业公司主推，结果很有可能不了了之，例如 MIPS，由于 MIPS 和 RISC-V 架构相差不大，因此 MIPS 一直被视为 RISC-V 在 AI 时代强有力的竞争者，但此前 Wave 公司宣布终止 MIPS 开源计划，无疑让这场较量暂时「中场休息」。

「「国产芯」死结问题是摆在我国集成电路从业者面前的「绊脚石」。未来国家要想实现芯片自主可控，必须摆脱对 ARM、X86 架构的依赖，正如胡振波所言，RISC-V 架构或许真的是中国处理器产业最后一次机会，因此必须抓住。

目前芯来的定位是一家 RISC-V 处理器 IP 和解决方案公司，计划这 2-3 年聚焦基础 IP，到明年年中形成完整的产品线，为客户提供优质无缝的技术服务。同时，芯来也会联合生态合作伙伴针对开发者生产通用型的生态测试芯片，不断加强生态的建设。未来，芯来将依据领域，针对系统或终端公司客户，形成更加敏捷的芯片定制化平台，这是芯来第二阶段想做的事情。

RISC-V 生态依然和 ARM 比有差距，生态建设不可能一蹴而就，芯来先从基础 IP 服务做起，逐渐向解决方案平台过渡，毕竟慢慢来，比较快。