文丨唐钰婷
编辑丨王彬
芯片执行计算任务，需要遵循特殊的“规则”。目前，主流的“规则”是我们熟知的X86和ARM，它们分别奠定了PC时代和智能手机时代的芯片市场格局。
但这两套“规则”的主要知识产权属于企业——X86的主要知识产权归Intel所有，ARM的主要归ARM公司所有，其他企业要使用这两套“规则”开发芯片，难免受到Intel和Arm公司的限制。
而随着人工智能等新兴技术的发展，智能化产品越来越多，市场对芯片的需求量也越来越大。行业亟需一个既灵活好用、又免费开源的新“规则”。
在这样的背景下，RISC-V出现了。
RISC-V是基于精简指令集计算（RISC）原理建立的开放指令集架构。而提到精简指令集，就不得不提它的奠基者——David Patterson教授。1981年，在David Patterson教授的带领下，加州大学伯克利分校的一个研究团队起草了RICS-1方案，这是今天RISC架构的基础。
2019年11月，David Patterson宣布：成立专注于RISC-V 研究的实验室——RIOS实验室（RISC-V International Open Source Laboratory），实验室设在加州大学伯克利分校和清华大学联合建立的清华-伯克利深圳研究院（简称：TBSI）。
David Patterson亲自担任RIOS实验室主任，David Patterson的学生谭章熹博士担任联合主任。当前，芯片产业愈发受到重视，RISC-V的发展也因此备受关注。
RICS-V将为芯片产业带来哪些变化，哪些领域将率先受益，RIOS实验室又将发挥怎样的作用？带着一系列的问题，亿欧科创采访了谭章熹博士。
开源：利万物而不争
在西班牙语中，RIOS是“河流”的意思。RISC-V国际开源实验室的角色也像河流一样——汇聚各处的涓涓细流，共同奔向汪洋大海。而RISC-V就像水一样，“利万物而不争”。
谭章熹博士告诉亿欧科创，RISC-V的研发最初源于研究团队自身的真实需求。
2010年，谭章熹博士所在的研究团队启动了一个项目，在为新项目选指令集时，团队发现：主流的指令集，无论是ARM还是X86，都无法满足他们的需要。于是，他们“索性自己搞一套”新的指令集，RISC-V由此诞生。
在设计出新的指令集后，团队又发现，在芯片设计领域，还有不少公司和他们遇到了一样的问题，研究团队自身的需求，与市场的需求高度吻合。因此，团队决定将RISC-V完全开放。使用者可以随意使用RICS-V的代码，无需支付授权费用；也可以在原代码上自由修改，几乎不受任何限制。
在谭章熹博士看来，“开源”是一件非常必要，而且“有意思”的事情。
首先，“开源”能够为市场带来更公平的竞争环境。
目前，主流芯片指令集架构的知识产权都归企业所有，这些企业势必会借此收取高额的技术授权费用。企业逐利无可厚非，但长此以往，市场就会出现“强者更强，弱者越弱”的情况，一些小项目或者小公司的创新很可能被“扼杀”在摇篮中。
“‘开源’能够保护这些小的群体，照顾到’弱者’的需求，更有利于多元化的竞争。”谭章熹博士说。
其次，“开源”后，市场难以再被几家企业垄断，产业将出现“百花齐放”式的创新。
谭章熹博士告诉亿欧科创，免费的确是“开源”的一大好处——能够极大降低研发成本，极大释放了经费相对有限的研究团队和企业的创新潜力。
但“开源”给产业带来的好处，远不仅限于“免费”。
“未来开发芯片的方式也可能因此发生改变。”谭章熹博士说。
我们常说的“芯片研发能力”，其实就是指“独立研发微架构的能力”。目前，行业中微架构的数量并不多，因为微架构研发是一项技术含量极高的工作，不是所有的研究团队和企业都有相应的能力。
另一方面，研发人员要设计微架构，就需要用到指令集。但研发人员要用到指令集，就需要支付授权费；此外，在使用上可能还会受到知识产权拥有者的限制，研发人员不得不“带着镣铐跳舞”。
开源后，这些底层技术将从芯片开发设计的限制因素，摇身一变成为支持和赋能的要素。这就好比，原来土地只属于几个“大户”，人们要耕种作物，必须要向几个“大户”缴纳土地使用费。而且耕作时使用的农具还有特殊的要求，使用农具也需要缴纳一定的费用。
而现在，这片土地成为了人们共同拥有的“财产”，每个人都可以选择任意农具，免费在土地上耕作自己想要的作物。如此一来，耕作的成本就会极大地降低，能够参与到耕作中的人也会随之增加，作物的多样性也会更加丰富。
“我认为开源最大的意义是：它解锁了许多的隐藏应用。”谭章熹博士告诉亿欧科创，他认为，“开源”的最大受益者是系统架构师。当底层技术不再是阻碍，系统架构师能开发出各式各样的微架构，而且还能随意添加拓展指令集。如此一来，各种细分领域的需求都能被满足。
“开源”的好处不言而喻，RISC-V也不是第一个标榜“开源”的指令集架构，但为什么大家普遍看好RICS-V？
谭章熹博士告诉亿欧科创：“我们是一个非营利性的机构，更多地会从未整个生态系统发展的角度去考虑问题，而不是偏袒某几家企业。”
过去，产业中也出现过类似的“联盟”，但由于受到企业的利益影响，这些联盟往往最终还是走向了封闭，成为了个别企业垄断标准的工具。
为了保持“中立性”，RISC-V基金会将总部从美国迁移到了瑞士。目前世界上仅7个永久中立国，瑞士不仅是世界上首个有国际条约承认的永久中立国，也是最受国际社会认可的中立国。
“我们之所以将基金会迁到瑞士，就是希望RICS-V能够更加多元化，能真正成为一个良性的生态。”谭章熹博士说。
应用：远不止于IoT
保证了“开源”和“中立”后，RISC-V还需要面对来自市场的考验——它好用么？
RISC-V的优势是：精简和灵活。
X86和ARM不支持模块化，指令集数量繁多，且不同架构分支下的指令集互不兼容。而RISC-V的基本指令仅40余条，而且可将不同指令集以模块化的方式组织在一起，并且通过一套统一的架构来满足各种不同应用场景的需求。
这样的灵活性是X86和ARM所不具备的。
RISC-V精简和灵活的特性，恰好适用于当下物联网市场的需要。
首先，物联网是一个公认的“碎片化”市场，有诸多细分领域，目前还没有哪个架构能垄断某个细分市场，因此物联网被这被视为RISC-V的市场“突破口”。
其次，RISC-V简单易用以及模块化的特征，恰好能满足各个“碎片化”市场的定制需求。
其次，正因为物联网呈现出“碎片化”的特征，各个细分市场对芯片设计的要求是：速度快、成本低、可定制化。
谭章熹博士告诉亿欧科创，基于ARM架构，研发出新处理器的周期大概是24个月，架构真正能转化成成品芯片的周期还需要额外的18到24个月。所以，在物联网这样一个高速发展的产业中，更灵活和易用的RISC-V更适用。
不过，需要注意的是，RISC-V并不是为了物联网产业而专门打造的开源指令架构。物联网只是RISC-V最早落地应用的领域。
实际上，RISC-V已经开始在超级计算机中使用。2019年，在波兰举行的EuroHPC峰会披露了欧洲第一颗本土HPC处理器的详细信息。这款HPC将使用RISC-V等技术，并将应用在欧洲本土第一款百亿亿级的超级计算机上。（注：HPC是High Performance Computing的缩写，即高性能计算机群）
在印度，不少印度政府资助的处理器相关科研项目都开始向RISC-V靠拢，RISC-V也被媒体称为印度的“国家指令集”。
再从企业端来看，英伟达已经在产品中尝试RISC-V；数据存储业巨头——西部数据也在去年发布了基于RISC-V的自研通用架构。
可见，RISC-V的“用处”还有很大的想象空间。
谭章熹博士认为：除了物联网以外，RISC-V的另一个可期的落地领域是数据中心。除此之外，未来在加速器、控制器，甚至网络设备上，都有可能出现RISC-V的身影。
根据SemicoResearch的市场调研报告：2018到2025年采用RISC-V架构芯片的数量的CAGR高达146.2%，预计到2025年，采用RISC-V架构的芯片数量将达到624亿颗，主要应用市场包计算机、消费电子、通信、交通和工业。
机会：抓住“第三次浪潮”
目前，RISC-V基金会已经有500多家会员单位，最高级别的会员单位包括RIOS实验室、西部数据、谷歌、英伟达、恩智浦、高通等。
除了“免费开源”、“简单易用”等属性外，RISC-V值得被看好的原因，是因为它正好踩在了新一代架构出现的周期节点上。
“差不多每隔15到20年左右就会出现一个新兴的架构，这个新兴的架构会适应一个新兴领域。”谭章熹博士说。
上世纪70年代末，Intel生产出了世界上第一款16位的微处理器，同时也开创了X86架构的时代。X86架构后来也“统治”了PC时代。
上世纪80年代中，ARM1问世。在功耗和成本上更具优势的ARM架构，成为了智能手机时代的“霸主”。
2010年，RISC-V出现，此时恰逢物联网产业蓬勃发展，摩尔定律失效。从新架构出现的周期来看，RISC-V刚好踩在了下一代新兴架构出现的时间点上。
对于产业界而言，抓住RISC-V的机遇，就是抓住了芯片架构周期的第三次浪潮。
不可否认的是，作为一个新兴的架构，RISC-V还有诸多不成熟之处。比如缺乏成熟的软件生态，开源规则尚不完善等。但要解决这些问题，还需要一定的时间，X86还是ARM架构也不是一出现就成为“霸主”的，RISC-V也是同理。
在推动RISC-V发展的道路上，RIOS实验室发挥着重要的作用。
谭章熹博士告诉亿欧科创，RIOS实验室有几大目标：一是希望通过具体的开源项目，有组织地完善RISC-V的软硬件生态；二是依托清华-伯克利深圳学院的教育资源和平台，培养更多CPU以及RISC-V方面的高端技术人才；三是希望能为工业界提供合作的机会和平台，推动RISC-V在产业的应用。
