【編者按】芯片推動了人類社會數字化、信息化、智能化的發展。從某種程度上來說，芯片技術的發展也影響着行業未來的走向。你覺得未來的芯片世界將會如何？
編譯 | 虎說八道 責編 | 張文
頭圖 | CSDN 下載自視覺中國
出品 | CSDN（ID：CSDNnews）
芯片是信息技術的引擎，推動着人類社會的數字化、信息化與智能化。隨着摩爾定律瀕臨終結，維持芯片技術創新面臨挑戰。開源芯片設計將是應對挑戰的新思路。如今芯片設計動輒需要上億研發費用、投入上百人，只有少數企業才能承擔。反觀互聯網領域通過開源軟件降低開發門檻，創造了繁榮的互聯網產業。如果開源芯片設計能將芯片設計門檻降低幾個數量級——3-5 人的小團隊在 3-4 個月內，只需幾萬元便能研製出一款有市場競爭力的芯片，必將吸引大量人員投入芯片產業，重塑其繁榮。
十年前，一個這樣的想法就誕生於加利福尼亞大學伯克利分校的一個實驗室中，他們創造了一種通用的計算機芯片語言，按照他們的設想，這套指令將被能所有芯片製造商所使用，而不屬於任何公司。它的出現並不是要成爲一種令人印象深刻的新技術，它只是想要那些進入芯片行業的創新者們在同一個起跑線上，以此來降低進入芯片行業的門檻，最早推動其發展。
David Patterson(RISC-V的開放標準芯片指令的創建者)
正如伯克利所做的努力一樣，RISC-V 在邁向全球芯片標準的過程中正在影響越來越多的人蔘與到建設 RISC-V 生態當中。由於這些人的參與，RISC-V 已經開始在芯片設計方面產生一些技術突破。
RISC-V開放了處理器設計
比如說：最近使用 RISC-V 的微處理器設計的時鐘速度已經達到 5GHz，遠高於最新的運行於 3.2 GHz 頻率的英特爾最強服務器芯片 E7。並且，新型 RISC-V 芯片在 1.1V 時僅消耗 1 瓦功率，還不到英特爾所消耗功率的百分之一。
RISC-V 的速度和功率效率也超過了 Exynos4 的規格，Exynos 4 是三星電子爲其智能手機生產的頂級處理器，它基於 ARM Holdings Plc 提供的計算核心。
加州大學伯克利分校的教授 David Patterson 在接受 ZDNet 採訪時迴應到：“當我看到基於 RISC-V 設計的芯片演示結果時，我覺得太不可思議了。我認爲 IBM 大型機要想達到 5GHZ 頻率的芯片，應該需要配備液冷技術，並且每小時大約需要耗電 100 瓦。另外我還聽 FPGA 的開發人員說，軟核可以達到 600MHz。”
這些成就，在他和伯克利大學的同伴 KrsteAsanović 於 2011 年首次爲 RISC-V 撰寫宣言時，他們並沒有想到。
Patterson 感慨到：技術創新正在興起，創新的潛力永遠存在。
Patterson 認爲有一件事情是一定會發生的，因爲 RISC-V 是開放的，所有的這些競爭的都將是可見的，也正是因爲有了這些競爭，我們才能在芯片設計領域看到一些真正有趣的觀點。
比如說：這個新型的 5 GHz 處理器原型並不是由初創公司的創建。它是由硅谷知識產權設計公司 Micro Magic Inc.製造的，該公司已經與大型硅谷公司進行了 25 年的合作。這個處理器原型由少量但經驗豐富的芯片設計人員完成足以證明，設計復興可能即將到來。
嵌入式基準微處理器聯盟（Embedded BenchmarkMicroprocessor Consortium）記錄，該芯片不僅在功耗更低的情況下速度更快，而且在原始 CPU 性能的基準得分（稱爲 CoreMark）上的得分也高於英特爾和三星。RISC-V 芯片的得分爲 13000，是基於 ARM 的 Exynos 的每核性能得分的兩倍以上。
儘管 Intel Xeon 的每個內核名義上要高一些爲 26009，但 Xeon 部件需要同時 120 個執行線程才能達到該性能。長期擔任芯片行業高管的 Andy Huang 博士在接受電話採訪時向 ZDNet 解釋說，它突破在於 CPU 和內存交互的方式。
RISC-V 原型消除了快速內存和慢速芯片可能存在的瓶頸
“如果內存運行速度爲 5 GHz，邏輯運行速度爲 1 GHz，那瓶頸在哪裏呢？” Andy Huang 笑了笑說，關鍵在於，由於 RISC-V 是開放的，與英特爾芯片的複雜指令集架構甚至 ARM 芯片中的 RISC 版本不同，RISC-V 可以通過芯片設計來解決這一瓶頸。並且，他用 Android 與 iOS 進行了類比，Android 相較於 IOS 目前最大的優勢就是開放，任何廠商都可以定製化自己的操作系統。Huang 說：“這就是爲什麼我們將所有成功歸功於 Patterson 博士的原因，目前爲止，他創建了最高效，最優雅的 RISC 體系結構。”
Huang 博士強調，與 CISC 或 ARM 的指令集各有 1000 多個指令不同，RISC-V 的指令集少於一百個。由於 RISC-V 指令集的簡單性，Micro Magic 才能夠使用標準硅晶圓生產芯片，而無需進行特殊調整。這樣就可以使用所謂的往復運行，在製造過程中，芯片與其他人的芯片在同一晶圓上分組在一起，這樣造價會便宜很多。
Patterson 指出：“人們談論要花費 1 億美元來定製 ASIC，實際上他們並沒有花一億美元來做到這些。”Patterson 在評價 Micro Magic 時說。
儘管沒有得到 Patterson 和 Huang 的強調，但還有第二個因素在起作用。如果你沒有支付 ARM 許可證的費用，那麼使用往復運行就容易得多，但必須將其分攤到許多部分。
全球最大的芯片製造商之一的英偉達（Nvidia）正在以 400 億美元的價格收購ARM，這一交易頗具爭議。此次出售將使 Nvidia 能夠從 ARM 的知識產權中獲得專利使用費，併爲世界上使用最廣泛的芯片指令制定了發展路線圖。
Nvidia 首席執行官黃仁勳（JensenHuang）描述了他對 ARM 的雄心勃勃的計劃，並且他向投資者保證，ARM 的管理層們，不會反對這場收購案。很顯然這場收購是爲了 Nvidia 尋找替代品提供新的可能，當媒體就此事問 Patterson 時，他往往表現的很保守，因爲英偉達是 RISC-V 生態系統的成員，並非常積極的支持 RISC-V 生態的發展。
Micro Magic 的 Huang 表示，自從 Micro Magic 成功發佈其芯片公告以來，他已經吸引了技術巨頭的興趣。目前已經有兩家巨頭上市公司給他拋出了橄欖枝。
Huang 提供了一種假想的方案，在這種方案中，Apple 或 Google 可以使用該芯片，並且該芯片可以在能耗方面取得突破。Huang 對 ZDNet 表示說：“谷歌已經擁有移動開源軟件 Android，想想如果所有移動客戶也擁有最省電，性能最高的開源 RISC 核心，將會爲他們帶來什麼好處，讓我們再想象一下最新的 Apple Watch 不必隔夜充電，那又將是何種體驗。”
Huang 說，不管有沒有這樣的大規模的市場，Micro Magic 都希望將其 RISC-V 知識產權納入越來越多的設計中，以便對全球用電量產生實質性影響。“我們使用此 IP 的意圖是幫助世界，幫助 PC、筆記本電腦、平板電腦、手機，可穿戴設備、遊戲設備、電動汽車和 IoT 減少電量的使用，我們目標是將世界的碳排放量減少一半。”
一個原型 CPU 並不是革命性的，與英特爾和其他公司的實際售賣的產品進行比較，可以得出一個事實，即完成芯片設計還需要更多的零件。這就是 RISC-V 周圍公司的生態系統變得越來越豐富的原因，可喜的是使用 RISC-V 的公司的數量雖少，但仍在增長。
RISC-V 真正的使用範圍是無法全部可見的
“你可以想到的所有產品，一直到數據中心，現在人們都在認真考慮 RISC-V，從某種意義上說，目前已經出現了這樣的思考：從幾年前我爲什麼會使用 RISC-V，到爲什麼我不使用 RISC-V？”Patterson 激動地說。
在 RISC-V 生態系統中突出的是 SiFive，這是一家位於硅谷的初創公司，多年來一直專門基於 RISC-V 開發芯片知識產權。
今年 8 月，該公司成立了一個業務部門，致力於爲各種應用（包括 AI 和邊緣計算）生產定製芯片，稱爲 OpenFive。Patterson 的合作者 Asanović 教授是 SiFive 的首席架構師。另一個生態突出的貢獻者是嵌入式處理器製造商臺灣晶心科技（Andes Technology of Taiwan），該公司多年來已向電子產品製造商出售了數十億個 CPU 設計。
上個月，SiFive 和 Andes Technology 都在著名的芯片技術會議 Linley FallProcessor Conference 上展示了使用 RISC-V 的 AI 新芯片設計。SiFive 告訴 ZDNet，它現在已經贏得了 80 多家公司的 200 多個設計訂單，其中包括前十大半導體制造商中的六個。SiFive 對 ZDNet 表示：“SiFive 目前已發貨了數千萬個內核。”晶心在本月的季度報告中告訴投資者，今年其收入的大約三分之一來自基於 RISC-V 的零件。
希捷科技公司和大型磁盤驅動器製造商西部數據公司都是下個月的 RISC-V 峯會的贊助商，該峯會是 RISC-V 生態系統的第三屆年度技術大會。該活動是由 RISC-V 國際協會贊助的，該協會是一家非營利性公司，目前代表 750 多個致力於推進該標準的組織，其中包括中國智能手機廠商華爲、芯片製造商 Xilinx、高通以及 IBM，Asanović 是該小組的主席，而 Patterson 是副主席。
但是，無論 RISC-V 多麼成功，世界可能永遠都不知道其用法的全部範圍。因爲 ARM 和其他商業技術提供商要求使用者必須要簽署相關文件的，而 RISC-V 的使用人是可以選擇不簽署相關文件來進行披露使用情況。RISC-V International 要求供應商自願披露使用情況。
這樣一來，RISC-V 真正的使用範圍是無法全部可見的。
儘管如此，諸如 Micro Magic 產品的技術進步證據向 Patterson 和其他人證明了 RISC-V 的影響最終可能是很大的。最近，Patterson 通過視頻與合作者進行了一系列的一對一訪談，以在線的方式慶祝 RISC-V 十週年。
Patterson 告訴 ZDNet，一位合作者告訴他說：“在五到十年內，RISC-V 可能是世界上最重要的指令集”。Patterson 認爲這聽起來有些瘋狂，但這並非不可能。
參考鏈接：https://www.zdnet.com/article/risc-v-the-linux-of-the-chip-world-is-starting-to-produce-technological-breakthroughs/
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