開(kāi)源入侵芯片領(lǐng)域，RISC-V能創(chuàng)造新的處理器

在軟件革命之后，開(kāi)源正在入侵芯片行業(yè)。

大型技術(shù)公司已開(kāi)始涉足RISC-V，該技術(shù)以免費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)代替了芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵專有技術(shù)。盡管RISC-V還處于初期階段，但利用RISC-V卻可能會(huì)創(chuàng)造出一批新的處理器，這些處理器可以與英特爾的產(chǎn)品進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，還可以削弱Arm的授權(quán)業(yè)務(wù)。

去年12月，約有2，000人參加了硅谷的一次會(huì)議，以了解RISC-V。RISC-V是一套讓軟件與半導(dǎo)體進(jìn)行通信的新的控制指令。在短短幾年時(shí)間里，RISC-V已經(jīng)從一種大學(xué)教學(xué)工具發(fā)展成為一種開(kāi)源標(biāo)準(zhǔn)，谷歌、三星電子、阿里巴巴集團(tuán)、高通公司和英偉達(dá)公司等行業(yè)巨頭都對(duì)其進(jìn)行了探索。

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)家Krste Asanovic說(shuō)：“大多數(shù)主要公司都在為RISC-V做出巨大努力。” 他是SiFive的共同創(chuàng)始人，該公司是一家基于RISC-V進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)和銷售的公司。

開(kāi)源不僅僅是幾家公司的專有思想，也包含了其他很多人的貢獻(xiàn)。新代碼是共享的，因此任何人都可以看到它，改進(jìn)它，并在它的基礎(chǔ)上添加自己的貢獻(xiàn)。在20世紀(jì)90年代被諸如微軟之類的巨頭摒棄之后，這種不斷擴(kuò)展的工作方式已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)和許多軟件應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。去年，IBM收購(gòu)了開(kāi)源先驅(qū)RedHat，這是歷史上最大的一筆軟件交易。就連微軟也參與進(jìn)來(lái)，收購(gòu)了最大的開(kāi)源代碼庫(kù)GitHub。

在這個(gè)價(jià)值4000億美元的產(chǎn)業(yè)中，即使是開(kāi)源僅占到了芯片制造過(guò)程中的一小部分，也會(huì)讓很多人感受到威脅。如果有足夠多的公司致力于采用開(kāi)源方法，那么他們可能會(huì)創(chuàng)造出一個(gè)共享的知識(shí)庫(kù)，而這可能是英特爾和Arm難以跟上的。

早期的開(kāi)發(fā)主要集中在指令集上，指令集控制著處理器的基本功能。多年來(lái)，只有兩家公司掌握這個(gè)技術(shù)。在計(jì)算機(jī)處理器方面，英特爾的x86主導(dǎo)著這個(gè)市場(chǎng)。從被英特爾授權(quán)的Advanced Micro Devices Inc.購(gòu)買(mǎi)芯片是使用此指令集的唯一方法。而英特爾是唯一能夠改變指令集的公司。

另一個(gè)指令集是所有主要智能手機(jī)所采用的指令集。它屬于軟銀集團(tuán)旗下的Arm。這個(gè)指令集可以收費(fèi)授權(quán)，因此其他公司可以使用它來(lái)設(shè)計(jì)自己的芯片。但同樣，只有Arm可以改變這個(gè)指令集。

這使得該行業(yè)的其他企業(yè)只能依靠這兩家公司進(jìn)行創(chuàng)新。數(shù)十年來(lái)，這一直不是問(wèn)題，因?yàn)榇蠖鄶?shù)處理器都是通用組件，通過(guò)提高生產(chǎn)水平，每年推出的新產(chǎn)品都可以更快，更高效地工作。但是，這個(gè)行業(yè)發(fā)展軌跡正在逐漸瓦解：芯片小型化的發(fā)展已經(jīng)遇到了物理定律的瓶頸，而人工智能以及來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)的大量數(shù)據(jù)又需要新的信息處理方式。RISC-V的支持者說(shuō)，一套新的指令將有助于創(chuàng)造更好的芯片，為無(wú)人駕駛汽車(chē)、語(yǔ)音識(shí)別和其他人工智能任務(wù)提供動(dòng)力。

谷歌正在其OpenTitan項(xiàng)目中使用RISC-V，該項(xiàng)目正在為數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備開(kāi)發(fā)安全芯片。多年來(lái)監(jiān)督Google大規(guī)模據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的Urs Holzle說(shuō)：“還有許多其他計(jì)算任務(wù)，例如機(jī)器學(xué)習(xí)，都可以從開(kāi)源計(jì)算架構(gòu)中受益?！?/p>

RISC-V出現(xiàn)在微控制器（一種處理器的基本形式）中，該微控制器是高通和Nvidia出售的更為復(fù)雜的芯片的一部分。西部數(shù)據(jù)是最大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備制造商之一，他們也在計(jì)劃在某些產(chǎn)品中使用該技術(shù)，并對(duì)進(jìn)行了開(kāi)源設(shè)計(jì)。此外，阿里巴巴推出了一款基于RISC-V的芯片，另外還有其他幾所大學(xué)也發(fā)布了開(kāi)源設(shè)計(jì)。

RISC-V基金會(huì)有200名中國(guó)會(huì)員，這是一個(gè)非營(yíng)利組織，成立于2015年，旨在促進(jìn)該指令集的使用。據(jù)悉，一個(gè)印度企業(yè)利用該技術(shù)開(kāi)發(fā)了六個(gè)處理器。

RISC-V規(guī)范是由基金會(huì)技術(shù)委員會(huì)開(kāi)發(fā)，批準(zhǔn)和維護(hù)的，該委員會(huì)由多家成員公司的工程師和其他貢獻(xiàn)者組成，擬議的修訂版發(fā)布在GitHub上。RISC-V設(shè)計(jì)可以是免費(fèi)的，也可以獲得授權(quán)。雖然沒(méi)有嚴(yán)格要求必須遵守官方規(guī)范，但成員們有動(dòng)力讓自己的設(shè)計(jì)兼容。據(jù)該項(xiàng)目的支持者說(shuō)，這為芯片客戶提供了多個(gè)藍(lán)圖選擇，他們需要設(shè)計(jì)與軟件通信的組件。

不過(guò)，RISC-V還處于非常早期的階段。就實(shí)際制造、銷售和使用的芯片而言，RISC-V還不算什么。每年生產(chǎn)的14億部智能手機(jī)中，幾乎在用Arm的技術(shù)。而每年售出的超過(guò)2億臺(tái)PC則是基于Intel的X86指令集。對(duì)RISC-V的一種質(zhì)疑是，它最終可能不會(huì)省錢(qián)，因?yàn)槭褂瞄_(kāi)源標(biāo)準(zhǔn)涉及到更多的工作。這與幾十年前Linux和其他開(kāi)源軟件大行其道時(shí)引發(fā)的問(wèn)題是一樣的。

Arm說(shuō)RISC-V降低成本想法是不切實(shí)際的?！皠?chuàng)新遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了指令集，”該公司戰(zhàn)略副總裁Tim Whitfield說(shuō) ，“ Arm的IP是高度可配置的，為我們的合作伙伴提供了創(chuàng)新和差異化的靈活性，使他們可以在增加價(jià)值的同時(shí)將風(fēng)險(xiǎn)和成本降至最低?！?/p>

西部數(shù)據(jù)的前首席技術(shù)官M(fèi)artin Fink仍擔(dān)任首席執(zhí)行官的顧問(wèn)，他表示這是在仍然被鎖定的關(guān)鍵領(lǐng)域中進(jìn)行創(chuàng)新，而不是節(jié)省資金。"這是開(kāi)源的，而不是免費(fèi)的"，他補(bǔ)充說(shuō)，“這是上下游產(chǎn)業(yè)鏈之間的合作。”伯克利前任教授，谷歌杰出工程師David Patterson表示，其他RISC-V支持者認(rèn)為，通力合作最終將會(huì)降低芯片制造成本，特別是對(duì)于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商和其他越來(lái)越多地設(shè)計(jì)自己處理器的公司而言。他說(shuō)：“全世界的公司正在合作開(kāi)發(fā)，因?yàn)樗梢怨?jié)省資金?！?/p>

RISC-V對(duì)現(xiàn)有企業(yè)存在著一定的壓力。去年，Arm宣布了一項(xiàng)先試后買(mǎi)的計(jì)劃，但收費(fèi)要低得多，以便較小公司和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)可以使用其指令集來(lái)進(jìn)行研究工作。

英特爾表示將增加新的指令，以幫助AI和其他新興領(lǐng)域。英特爾還在一份聲明中補(bǔ)充說(shuō)：“英特爾工程師不斷提高X86架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，以提供一流的性能?！?/p>

高通公司產(chǎn)品管理高級(jí)副總裁Keith Kressin表示，高通公司是Arm的最大客戶之一，他認(rèn)為包括RISC-V在內(nèi)的多種方法都有發(fā)展空間。