“過去，芯片設計動輒需要投入上億元的研發費用，還需動用上百人以上的研發團隊，中小型企業不易承擔，而且也不一定能夠掌握發展的主動權。反觀互聯網領域通過開源軟件降低了開發門檻，創造了互聯網產業的繁榮。如果開源芯片設計能將芯片設計門檻降低幾個數量級——以至于3-5人的小團隊就能在3-4個月內，只需幾萬元便能研制出一款有市場競爭力的芯片，將促進芯片產業的繁榮，能更好地支持人工智能等新一代信息技術和數字經濟的發展。我們相信，RISC-V將在硬件界得到如開源軟件Linux在軟件界同等的成功。”近日，在2018億歐創新者年會上，中國工程院院士倪光南在《中國開源芯片(RISC-V)的前景》的演講時表示，“未來RISC-V很可能發展成為世界主流CPU之一，從而在CPU領域形成Intel(x86)、ARM、RISC-V三分天下的格局。”
開源芯片設計生態正在形成
據了解，“開源”(開放源代碼)是一新的模式(既是開發模式，又是商業模式)，開源軟件以(以Linux為代表)在當前已成為軟件業的主流。因此人們期望，依托這種模式的開源芯片在芯片業也會取得在軟件業領域同樣的成功。
“從市場的反映來看，絕大多數的軟件服務商，比如中國的BAT，或者亞馬遜、谷歌、facebook等基本上都基于開源。這樣的好處就是它能夠讓我們的服務商按照市場的需求做升級。”倪光南說。
目前在數字領域最復雜的往往就是CPU。CPU的世界形勢怎么樣?目前從世界范圍來看，能夠站穩腳跟的CPU只有兩種，第一種是英特爾架構(X86架構)，第二種是ARM架構。
英特爾架構(X86架構)CPU歷史很長、生態成熟，在桌面和服務器領域占據壟斷地位，X86指令集自誕生以來指令數繁多，且不同分支不兼容。不支持模塊化和擴展性，硬件實現復雜度高，被美國Intel和AMD兩家公司所擁有;ARM架構CPU歷史較長、生態成熟，在移動和嵌入式等領域占據壟斷地位，其他公司可向ARM公司購買許可，世界上有很多公司包括許多中國的手機廠商都在做AMR CPU。
一般來講，拿到架構授權，要想任意修改，需要付出幾億元的費用;幾百萬元僅可購買一個黑盒子來使用，但不能修改，也不能自己改進。事實上，即使幾百萬元對于中小型團隊來講還是不小的負擔。
“CPU芯片和操作系統是網信領域最基礎的核心技術，中國在這方面還受制于人，常被比擬為‘缺芯少魂’。鑒于此，我們希望有新的CPU芯片出現，這種芯片要更適合于中國市場大多數的中小企業，或者創新團隊。”倪光南表示，實踐表明，每一種CPU在市場競爭中要取得成功在很大程度上取決于其生態系統。
10月17日，中國RISC-V產業聯盟和上海市集成電路行業協會RISC-V專業委員會成立。中國RISC-V產業聯盟首任理事長芯原微電子董事長兼總裁戴偉民在成立大會上表示：“只有自行設計微架構，并且在指令集標準的授權和發展上不受制于人，才能實現真正的自主可控;全新、開放、免費的RISC-V符合這一標準。縱觀CPU發展歷史，未來中國CPU必然會走向自主、可控、繁榮，但是目前、X86、ARM IP授權模式雖然繁榮但是不自主、不可控，X86、ARM 架構授權繁榮、可控但不自主，基于M-core、MIPS架構的CPU雖然自主可控但不繁榮。只有RISC-V可以實現真正自主、可控和繁榮。”
在11月8日浙江烏鎮舉行的第五屆互聯網大會上，經過9個月的籌備，中國開放指令生態(RISC-V)聯盟(中國開源芯片聯盟)宣告成立。
據介紹，中國開放指令生態聯盟(RISC-V)發起單位包括中科院計算所、北京大學、清華大學、阿里-中天微、百度、中芯國際等近20家研究機構和企業，目前已有一批企業構建了開源芯片關鍵技術。
RISC-V中國聯盟秘書長包云崗稱，“RISC-V指令集有望像開源軟件生態中的Linux那樣，成為計算機芯片與系統創新的基石。”但只有RISC-V指令集還遠遠不夠，還需要開發基于RISC-V的開源工具鏈、開源IP、開源SoC等才能形成開源芯片生態，這需要更多支持開源芯片的力量參與和貢獻。
為此，該聯盟制定了一個“三步走”計劃，希望用10年左右的時間，到2030年逐步完成開源芯片生態的建立。
開源芯片有望成為“第三駕馬車”
公開資料顯示，RISC-V是基于精簡指令集計算(RISC)原理建立的開放指令集架構(ISA)，V表示為第五代RISC(精簡指令集計算機)。完全開源是其特色，企業可以完全自由免費使用，同時也容許企業添加自有指令集拓展而不必開放共享以實現差異化發展。
倪光南表示，RISC-V指令集追求簡約、支持模塊化，性能優越，能夠滿足從微控制器到超級計算機等各種復雜程度的處理器需求。同時能夠高效地實現各種微結構，支持大量定制和加速功能。他認為，開源軟件以其開源的優越性在互聯網時代成為了軟件業的主流，因此，依托這種模式的開源芯片在芯片領域也能取得成功。
根據倪光南介紹，RISC-V的優勢主要集中表現在：一是簡單。可以把很多東西簡化，比如要看一個芯片的介紹手冊，RSIC-V少于300頁，基本指令集40余條。同樣功能的芯片，RISC-V的面積最小，意味著價格最低，而且成品率較高。
此外，從技術上也可以看到RISC-V的很多好處：模塊化、可擴展、成本低，硬件設計與編譯實現非常簡單;商業運作開源、免費;應用市場從物聯網切入，可覆蓋從微控制器到超級計算機的全計算領域;具有高性能(面積、功耗和性能)、普適(可自由擴展和剪裁)、可控(滿足差異化和定制化等優勢特點。
“除了具備成本低、開放等優勢外，開源軟件還有一個很重要的特點是注重原始創新。初創企業使用開源學習，企業可以通過引進、消化、吸收實現再創新，參與到開源組織里面，可以做更多的貢獻和創新。”倪光南舉例說，中國科學院大學楊立祥教授團隊提出人工智能芯片也會受到安全方面的攻擊。為防止這類攻擊，需要硬件、軟件方面的支持。正好結合RISC-V就可能按照他們的理論構建一個安全的芯片，配上安全的操作系統。這種芯片在物聯網、智能家居、AI中間應用就可能提供最好的防御，比其他系統能更好地防御黑客的網絡攻擊，提供更安全的應用，這將作為中國方面對于RISC-V的貢獻，將來也會開放給全世界。
“現在開源用的許可證是非常寬松的BSD許可證，誰都可以把開源CPU的代碼拿下來，自己學了以后加以定制、改造、剪裁變成自己所用的芯片，你可以自己創新，推出自己的芯片，沒有任何限制，不用交任何的費用，惟一需要做的就是聲明一下企業用了RISC-V。這種許可證方式非常適合于中小企業的創新發展，也非常適合我國提出的‘大眾創業、萬眾創新’的要求。”倪光南說。
“當然，RISC-V面臨的最大難題就是沒有生態，畢竟英特爾經過40年的發展，已經積累了那么多生態。所以，RISC-V應該揚長避短，不應該把目光放在與Intel架構(X86)和ARM傳統領域的競爭上，而是果斷地占領新的市場，比如人工智能等。”倪光南說，相信多年以后，將會有三駕馬車、三足鼎立在CPU領域形成，除了英特爾架構、ARM以外，第三個就是新興的RISC-V。
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