芯片是信息技術(shù)的引擎，推動著人類社會的數(shù)字化、信息化與智能化。隨著摩爾定律瀕臨終結(jié)，維持芯片技術(shù)創(chuàng)新面臨挑戰(zhàn)。開源芯片設(shè)計將是應(yīng)對挑戰(zhàn)的新思路。如今芯片設(shè)計動輒需要上億研發(fā)費用、投入上百人，只有少數(shù)企業(yè)才能承擔(dān)。反觀互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域通過開源軟件降低開發(fā)門檻，創(chuàng)造了繁榮的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。如果開源芯片設(shè)計能將芯片設(shè)計門檻降低幾個數(shù)量級——3-5 人的小團隊在 3-4 個月內(nèi)，只需幾萬元便能研制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(chǎn)業(yè)，重塑其繁榮。
十年前，一個這樣的想法就誕生于加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的一個實驗室中，他們創(chuàng)造了一種通用的計算機芯片語言，按照他們的設(shè)想，這套指令將被能所有芯片制造商所使用，而不屬于任何公司。它的出現(xiàn)并不是要成為一種令人印象深刻的新技術(shù)，它只是想要那些進入芯片行業(yè)的創(chuàng)新者們在同一個起跑線上，以此來降低進入芯片行業(yè)的門檻，最早推動其發(fā)展。
David Patterson(RISC-V的開放標準芯片指令的創(chuàng)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參與到建設(shè) RISC-V 生態(tài)當(dāng)中，由于這些人的參與，RISC-V 已經(jīng)開始在芯片設(shè)計方面產(chǎn)生一些技術(shù)突破。
RISC-V開放了處理器設(shè)計
比如說：最近使用 RISC-V 的微處理器設(shè)計的時鐘速度已經(jīng)達到 5GHz，遠高于最新的運行于 3.2 GHz 頻率的英特爾最強服務(wù)器芯片 E7。并且，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(guī)格，Exynos 4 是三星電子為其智能手機生產(chǎn)的頂級處理器，它基于 ARM Holdings Plc 提供的計算核心。
加州大學(xué)伯克利分校的教授 David Patterson 在接受 ZDNet 采訪時回應(yīng)到：“當(dāng)我看到基于 RISC-V 設(shè)計的芯片演示結(jié)果時，我覺得太不可思議了。我認為 IBM 大型機要想達到 5GHZ 頻率的芯片，應(yīng)該需要配備液冷技術(shù)，并且每小時大約需要耗電 100 瓦。另外我還聽 FPGA 的開發(fā)人員說，軟核可以達到 600MHz。”
這些成就當(dāng)他和伯克利大學(xué)的同伴 KrsteAsanovi? 于 2011 年首次為 RISC-V 撰寫宣言時，他們并沒有想到。
Patterson 感慨到：技術(shù)創(chuàng)新正在興起，創(chuàng)新的潛力永遠存在。
Patterson 認為有一件事情是一定會發(fā)生的，因為 RISC-V 是開放的，所有的這些競爭的都將是可見的，也正是因為有了這些競爭，我們才能在芯片設(shè)計領(lǐng)域看到一些真正有趣的觀點。
比如說：這個新型的 5 GHz 處理器原型并不是由初創(chuàng)公司的創(chuàng)建。它是由硅谷知識產(chǎn)權(quán)設(shè)計公司 Micro Magic Inc.制造的，該公司已經(jīng)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(jīng)驗豐富的芯片設(shè)計人員完成足以證明，設(shè)計復(fù)興可能即將到來。
嵌入式基準微處理器聯(lián)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（稱為 CoreMark）上的得分也高于英特爾和三星。RISC-V 芯片的得分為 13000，是基于 ARM 的 Exynos 的每核性能得分的兩倍以上。
盡管 Intel Xeon 的每個內(nèi)核名義上要高一些為 26009，但 Xeon 部件需要同時 120 個執(zhí)行線程才能達到該性能。長期擔(dān)任芯片行業(yè)高管的 Andy Huang 博士在接受電話采訪時向 ZDNet 解釋說，它突破在于 CPU 和內(nèi)存交互的方式。
RISC-V 原型消除了快速內(nèi)存和慢速芯片可能存在的瓶頸
“如果內(nèi)存運行速度為 5 GHz，邏輯運行速度為 1 GHz，那瓶頸在哪里呢？” Andy Huang 笑了笑說，關(guān)鍵在于，由于 RISC-V 是開放的，與英特爾芯片的復(fù)雜指令集架構(gòu)甚至 ARM 芯片中的 RISC 版本不同，RISCV 可以通過芯片設(shè)計來解決這一瓶頸。并且他用 Android 與 iOS 進行了類比，Android 相較于 IOS 目前最大的優(yōu)勢就是開放，任何廠商都可以定制化自己的操作系統(tǒng)。Huang 說：“這就是為什么我們將所有成功歸功于 Patterson 博士的原因，到目前為止，他創(chuàng)建了最高效，最優(yōu)雅的 RISC 體系結(jié)構(gòu)。”
Huang 博士強調(diào)，與 CISC 或 ARM 的指令集各有 1000 多個指令不同， RISC-V 的指令集少于一百個。由于 RISC-V 指令集的簡單性，Micro Magic 才能夠使用標準硅晶圓生產(chǎn)芯片，而無需進行特殊調(diào)整。這樣就可以使用所謂的往復(fù)運行，在制造過程中，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?wù)撘ㄙM 1 億美元來定制 ASIC，實際上他們并沒有花一億美元來做到這些，”Patterson 在評價 Micro Magic 時說。
盡管沒有得到 Patterson 和 Huang 的強調(diào)，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，那么使用往復(fù)運行就容易得多，但必須將其分攤到許多部分。
全球最大的芯片制造商之一的英偉達（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(chǎn)權(quán)中獲得專利使用費，并為世界上使用最廣泛的芯片指令制定了發(fā)展路線圖。
Nvidia 首席執(zhí)行官黃仁勛（JensenHuang）描述了他對 ARM 的雄心勃勃的計劃，并且他向投資者保證，ARM 的管理層們，不會反對這場收購案。很顯然這場收購是為了 Nvidia 尋找替代品提供新的可能，當(dāng)媒體就此事問 Patterson 時，他往往表現(xiàn)的很保守，因為英偉達是 RISC-V 生態(tài)系統(tǒng)的成員，并非常積極的支持 RISC-V 生態(tài)的發(fā)展。
Micro Magic 的 Huang 表示，自從 Micro Magic 成功發(fā)布其芯片公告以來，他已經(jīng)吸引了技術(shù)巨頭的興趣。目前已經(jīng)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，并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(jīng)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，將會為他們帶來什么好處，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(guī)模的市場，Micro Magic 都希望將其 RISC-V 知識產(chǎn)權(quán)納入越來越多的設(shè)計中，以便對全球用電量產(chǎn)生實質(zhì)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(shè)備、游戲設(shè)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 并不是革命性的，與英特爾和其他公司的實際售賣的產(chǎn)品進行比較，可以得出一個事實，即完成芯片設(shè)計還需要更多的零件。這就是 RISC-V 周圍公司的生態(tài)系統(tǒng)變得越來越豐富的原因，值得可喜的是使用 RISC-V 的公司的數(shù)量雖少，但仍在增長。
RISC-V 真正的使用范圍是無法全部可見的
“你可以想到的所有產(chǎn)品，一直到數(shù)據(jù)中心，現(xiàn)在人們都在認真考慮 RISC-V，從某種意義上說，目前已經(jīng)出現(xiàn)了這樣的思考：從幾年前我為什么會使用 RISC-V，到為什么我不使用 RISC-V？”Patterson 激動地說。
在 RISC-V 生態(tài)系統(tǒng)中突出的是 SiFive，這是一家位于硅谷的初創(chuàng)公司，多年來一直專門基于 RISC-V 開發(fā)芯片知識產(chǎn)權(quán)。
今年 8 月，該公司成立了一個業(yè)務(wù)部門，致力于為各種應(yīng)用（包括 AI 和邊緣計算）生產(chǎn)定制芯片，稱為 OpenFive。Patterson 的合作者 Asanovi? 教授是 SiFive 的首席架構(gòu)師。另一個生態(tài)突出的貢獻者是嵌入式處理器制造商臺灣晶心科技（Andes Technology of Taiwan），該公司多年來已向電子產(chǎn)品制造商出售了數(shù)十億個 CPU 設(shè)計。
上個月，SiFive 和 Andes Technology 都在著名的芯片技術(shù)會議 Linley FallProcessor Conference 上展示了使用 RISC-V 的 AI 新芯片設(shè)計。SiFive 告訴 ZDNet，它現(xiàn)在已經(jīng)贏得了 80 多家公司的 200 多個設(shè)計訂單，其中包括前十大半導(dǎo)體制造商中的六個。SiFive 對 ZDNet 表示：“SiFive 目前已發(fā)貨了數(shù)千萬個內(nèi)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于 RISC-V 的零件。
希捷科技公司和大型磁盤驅(qū)動器制造商西部數(shù)據(jù)公司都是下個月的 RISC-V 峰會的贊助商，該峰會是 RISC-V 生態(tài)系統(tǒng)的第三屆年度技術(shù)大會。該活動是由 RISC-V 國際協(xié)會贊助的，該協(xié)會是一家非營利性公司，目前代表 750 多個致力于推進該標準的組織，其中包括中國智能手機廠商華為、芯片制造商 Xilinx、高通以及 IBM，Asanovi? 是該小組的主席，而 Patterson 是副主席。
但是，無論 RISC-V 多么成功，世界可能永遠都不知道其用法的全部范圍。因為 ARM 和其他商業(yè)技術(shù)提供商要求使用者必須要簽署相關(guān)文件的，而 RISC-V 的使用人是可以選擇不簽署相關(guān)文件來進行披露使用情況。RISC-V International 要求供應(yīng)商自愿披露使用情況。
這樣一來，RISC-V 真正的使用范圍是無法全部可見的。
盡管如此，諸如 Micro Magic 產(chǎn)品的技術(shù)進步證據(jù)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 十周年。
Patterson 告訴 ZDNet，一位合作者告訴他說：“在五到十年內(nèi)，RISC-V 可能是世界上最重要的指令集”。Patterson 認為這聽起來有些瘋狂，但這并非不可能。
