RISC-V开放和自由的特性使其对从嵌入式系统到高性能计算的各种应用都具有吸引力。其生态系统正在迅速扩大,众多公司、研究机构和开源社区都在为其发展做出贡献。

RISC-V 是一种基于精简指令集计算机 (RISC) 原理的开放式标准指令集架构 (ISA),在各行各业的应用日益广泛。其开放和自由的特性使其对从嵌入式系统到高性能计算的各种应用都具有吸引力。生态系统正在迅速扩大,众多公司、研究机构和开源社区都在为其发展做出贡献。

技术革新与市场拓展双双驱动着RISC-V 市场的爆发式增长。

三人团队掀起的“全球性行业运动

2010年,加州大学伯克利分校的Krste Asanovic教授,带着两位研究生Yunsup Lee和Andrew Waterman,启动了一个看似不起眼的短期项目。他们的目标是开发一个简洁、透明、开源的芯片指令集架构,用于教学和研究。这个项目,就是现在闻名遐迩的RISC-V。

当时的芯片行业,被英特尔、Arm和AMD三大巨头所主导,市场对新进入者并不友好。但Asanovic教授和他的团队坚信,开放和自由的RISC-V指令集,能够打破行业壁垒,让更多企业和研究者参与到芯片设计中来。他们的理念是,开放标准能够降低成本、刺激创新,并最终推动整个行业的发展。

随着RISC-V的发布,一股新的活力注入了芯片行业。这个开源项目迅速吸引了全球的关注,包括谷歌、IBM和英特尔等科技巨头。

2015年,为了维护和发展RISC-V标准,RISC-V基金会应运而生。基金会的成立,标志着RISC-V从一个学术项目,正式转变为一个全球性的行业运动。

RISC-V的开放性大大降低了进入芯片设计领域的门槛,使得众多中小企业和初创公司也能参与到这一高科技领域。

根据SHD集团发布的《RISC-V市场分析报告:异构世界中的应用预测2024》,RISC-V技术市场的规模在2024年估计为9.2亿美元,预计到2029年将达到35.9亿美元,预测期间(2024-2029年)的复合年增长率为31.20%。增长最快的市场是亚太地区,而最大的市场是北美洲。

此外,分析机构Omdia的最新报告也对RISC-V架构的前景持乐观态度,并预测基于RISC-V的芯片出货量预计将从当前年份起“每年增加50%”,到2030年出货量有望达到170亿,并预计RISC-V架构将占据全球市场份额的25%。

物联网市场见证RISC-V快速发展

作为RISC-V的起点,物联网市场见证了RISC-V的快速发展。

由于物联网的市场更为灵活,是一个“碎片化”的市场,客户需求相对多样化,目前尚无任一架构统一市场。虽然Arm架构在物联网领域也非常流行,特别是在低功耗和成本敏感的应用中,但它通常需要支付许可费。而x86架构则更多地被用于高性能计算,它的功耗和成本通常较高。

与上述两种架构相比,RISC-V的主要优势在于其开源和免许可费的模式,这为IoT设备制造商提供了更大的灵活性和成本效益,此外,RISC-V还易于集成,以上这些特点使得RISC-V在智能家居、智能穿戴和智慧城市等物联网应用中占据了一席之地。

例如,SiFive作为RISC-V芯片设计领域的领先公司,已经宣布其RISC-V处理器的出货量超过了100亿颗,这些处理器广泛应用于IoT市场;高通与谷歌合作开发基于RISC-V架构的Snapdragon Wear芯片,标志着RISC-V架构在可穿戴设备市场的重大突破;Espressif Systems推出的集成Wi-Fi和蓝牙功能的RISC-V微控制器ESP32-C3,适合智能家居设备和可穿戴设备;GOWIN Semiconductor基于RISC-V的FPGA解决方案,也在工业自动化和智慧城市领域有着广泛应用。

中国企业,例如赛昉科技基于OpenWrt推出的智能网络解决方案,以及全球首款量产的高性能RISC-V多媒体处理器JH-7110,已应用于物流机器人、智能分拣小车、智能网关及传感器网络等实际运营场景中;跃昉科技基于RISC-V的NB2系列芯片也是如此。

物奇科技推出的集成两个高性能RISC-V内核的Wi-Fi 6芯片WQ9201,已在消费电子、物联网和汽车电子等多个领域完成了RISC-V相关应用场景落地和产业化布局。

不止如此,物联网市场中RISC-V的市占率还在不断提升。根据Counterpoint Research的预测,到2025年,RISC-V在IoT市场的市占率将达到28%。

在高性能计算领域崭露头角

随着物联网设备的不断增加,边缘计算成为处理海量数据的重要手段。RISC-V凭借其高效的计算能力和灵活的架构设计,在边缘计算领域展现出了巨大的潜力。

AI的快速发展对算力提出了更高要求,通过添加自定义指令集扩展(如向量处理或AI专用指令),RISC-V能够显著提升计算速度和能效,满足高性能计算场景的需求。

从全球发展趋势来看,RISC-V架构因其与异构计算模式的高度兼容性而备受巨头公司及初创企业的青睐。

例如,谷歌在其人工智能芯片中使用SiFive的X280作为协处理器,并计划在下一代人工智能系统中继续采用SiFive设计;Meta首发的AI MTIA芯片中使用两颗AX25V100核心处理器,其RISC-V IP内核已获认可,且第二代MTIA芯片将继续采用并增加核心数量;特斯拉的Project Dojo芯片核心包含一个整数单元,采用了部分RISC-V架构指令。

初创公司方面,Tenstorrent将基于RISC-V架构技术和SF4X工艺开发下一代AI芯片;Untether.Al推出的Boqueria Al速器拥有1458个RISC-V核心,可在由低至高功耗设备间灵活适配;Rivos的AI芯片结合了高性能RISC-V CPU和针对LLM及数据分析优化的GPGPU。

中国方面,中国自主研发的“天河”系列超级计算机,已经开始采用RISC-V架构的处理器,以期在未来的高性能计算竞赛中保持领先地位。

此外,达摩院一直以来都是加速RISC-V生态发展的坚定推动者,其生态的参与公司包括:阿里巴巴达摩院、中国科学院软件研究所、中国电信研究院、Imagination Technologies 、国网智芯公司、中国电信研究院、亚博智能和润开鸿等。这些公司在芯片设计、软件开发、应用场景开发等方面与玄铁生态紧密合作,共同推动RISC-V技术的发展和应用。

2024玄铁RISC-V生态大会上,达摩院还牵头成立RISC-V无剑联盟,推出了面向多媒体AI增强场景、基于玄铁处理器与无剑芯片平台的XTAI(XuanTie AI)全栈软硬件平台。

此外,RISC-V基金会计划于明年发布新的高性能计算扩展指令集,这将进一步推动RISC-V在高性能领域的快速发展。 

汽车行业增速最快

在汽车行业,随着自动驾驶技术的快速发展,车辆对实时数据处理和决策能力的要求日益提高,而RISC-V架构凭借其可定制性和安全性增强的特性,成为了理想的选择。

Omdia的报告指出,在各行业中,工业领域预计将占据RISC-V销售额的最大比重,达到46%,而汽车行业的增长速度最快,预计年增长率为66%。

Omdia特别强调了RISC-V在汽车行业的优势。与x86和Arm相比,RISC-V的指令集更为精简,没有历史遗留问题,且功耗最低。这些特点使得RISC-V非常适合用于提升汽车系统的整体性能,同时降低制造成本。

在汽车行业的具体应用方面,RISC-V处理器被广泛应用于车载信息娱乐系统、自动驾驶控制系统、电池管理系统和车辆网络通信等关键领域。

例如,车载信息娱乐系统可以利用RISC-V的高性能处理器实现流畅的多媒体播放和人机交互;自动驾驶控制系统则可以利用RISC-V的实时性和安全性特性,确保车辆在各种复杂环境下都能做出正确的决策;电池管理系统则可以通过RISC-V的精确控制,提高电池的续航能力和安全性。

此外,车辆安全是自动驾驶和智能汽车的首要考量。RISC-V架构在设计时就考虑到了安全性,支持硬件级别的安全特性,如内存保护单元(MPU)和信任根等。

总结:RISC-V技术影响力必将进一步增强

随着RISC-V技术和应用的不断发展,其在中国乃至全球的影响力必将进一步增强。

特别是在中国,RISC-V国际基金会(RISC-V International)首席执行官Calista Redmond指出,中国政府积极推动技术进步,特别是在微处理器开发与制造方面。

此外,中国的众多高校和研究机构也已将RISC-V纳入教学和研究计划中,不仅培养了大量掌握RISC-V技术的人才,还推动了相关技术的研究和创新。

为促进产业链上下游的合作,中国目前成立了多个RISC-V产业联盟和创新中心,旨在加速RISC-V技术的商业化进程。同时,中国也在积极参与国际RISC-V标准的制定,以确保在这一新兴技术领域中拥有更多的话语权。

据RISC-V International统计,2022年全球RISC-V处理器出货量超过100亿颗,其中近一半来自中国。

中国已然成为RISC-V生态建设的重要力量。

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