ARM 霸權江山不保?晶心領軍開源指令集 RISC-V 趁勢而起

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 19 日 8:00 | 分類 處理器 , 軟體、系統 follow us in feedly


ARM 架構在手機領域市占超過 99%,在數據機、車用訊息設備與可穿戴裝置等也超過 90%,其霸主地位讓軟銀在 2016 年以 243 億英鎊(約新台幣 9,963 億元)購併 ARM。不過,如果把 ARM 譬喻成一個帝國,現正處於「民心思變」的革命時代,吹響革命號角的是開源架構 RISC-V,而台廠晶心則扮演重要角色。

晶心是第一個採用 RISC-V 的主流 CPU IP 公司

晶心是台灣第一家成功商業化的處理器 IP 授權公司,在 CPU IP 全球排名第 5 大,在亞洲只有輸給 ARM。

晶心也是第一個採用 RISC-V 的主流 CPU IP 公司。RISC 是精簡指令集(Reduced Instruction Set Computing)的縮寫,源起 1980 年代,是中央處理器的一種設計架構,將電腦運算指令數量減少,讓 CPU 架構在設計上能更為簡化。代表第 5 代的 RISC-V(讀音 Five),2010 年起源加州大學柏克萊分校。RISC-V 的特性為「開源免費、可模組化與指令數簡潔」,視為 Intel x86 架構與 ARM 架構之外的其他選擇。

早有不少業者希望推出開源指令集與 ARM 抗衡,RISC-V 並非第一,但之前以 RISC 為架構的 Sparc、Power、MIPS 等開源指令集都沒能成「氣候」,RISC-V 熱潮備受期待。

另一方面,中國因為中美貿易,對「自主自控」晶片有強烈需求,因此從政府到民間都對 RISC-V 躍躍欲試。

晶心抓住這股浪潮,準備趁勢而起侵吞 ARM 版圖。

就是要搶下 ARM 市占

▲ 晶心科技總經理林志明。

談起晶心策略,晶心科技總經理林志明很明白地說,「我們最大競爭者就是 ARM,策略的目的就是要搶下 ARM 市占,搶回來大家一起分,因此我們著重在社群合作取得目標。」

「打造除了 ARM 以外的選擇,一直都是晶心在做的事,以前晶心單打獨鬥,現在是打團體戰,我們把全球生態圈,當作自己的生態圈在經營,晶心就是規格制定者,以取得更多世界級客戶認可。」林志明指出。

晶心自有指令集架構產品,從 2006 年開始銷售,一直到 2010 年每年的合約數才超過 2 位數,但是採用 RISC-V 為基礎指令集的 V5 架構,從 2017 年底推出第一個新產品到 2018 年的授權合約就達 18 份,成長力道相當驚人。

有捨才有得:採用 RISC-V,攻高階 CPU 市場

晶心決策速度非常快。2015 年底 RISC-V 基金會甫成立,隔年晶心就加入基金會成為創始會員,並且投入核心、編譯器與軟體開發開發工具的研發,而也在此時,晶心做了一個很重要的大轉折:除了原有的自家架構產品 AndeStar V3,也新增採用 RISC-V 架構的 AndeStar V5。

AndeStar V5 以 RISC-V 為基礎架構,晶心則扮演擴充架構的角色(AndeStar V5= RISC-V + 晶心擴充指令架構)使得以開放、模組化及可擴充的 RISC-V 指令集正式進入主流 SoC 界。

晶心的大膽擁抱 RISC-V 與兩者架構相近轉換成本不高有關。「晶心和 RISC-V 兩者精神上很接近,轉換包袱不大。」林志明舉例,以晶心的 AndeStar V3 來說,設計理念很接近 RISC-V,因為 V3 允許廠商自己加指令,ARM 則沒有增加空間。

▲ 晶心的 AndeStar V3 設計理念很接近 RISC-V。

不過,擁抱開源看似容易,實質不然。「採用 RISC-V 對晶心來說,有好有壞,但有捨才有得 。」林志明說。在壞處方面,就是低階的 CPU IP 市場競爭將會愈加激烈,「架構開放後,許多小型公司都能設計,但這類公司資源有限,縮限在低階產品,因此低階 CPU 市場會變亂。」林志明指出。

不過對於晶心來說高階 CPU 市場才是更重要的,「高階 CPU 重視品質,如整合應用的系統單晶片(SoC)難度就很高,這是晶心的優勢。」

對於價格敏感的企業來說,RISC-V的確有不小吸引力

ARM 主要依賴 Licensing (授權費)與 Royalty(權利金)獲利。某公司若想使用 ARM 架構「要付 2 次錢」,首先,要繳交百萬美元起跳的授權費,而後晶片出貨後,每顆晶片再繳交按照該價格的 1% 至 2% 不等的權利金,對新創等小公司來說是昂貴負擔。

ARM 也觀察到這點,在 2017 年 DesignStart 計畫中(DesignStart 是 ARM 為嵌入式裝置開發者、新創與 OEM 等廠商能快速獲得 IP 而推出的計畫),取消 Cortex-M0 和 Cortex-M3 的授權費,只收權利金,但若以 500 萬個裝置的開發成本來看,成本還是要約 20 萬美元。

因此對於價格敏感的團隊來說,RISC-V 的確有不小吸引力。

免費的常常也是最貴的,是 Risk-Free 而非 Free-RISC

不過,RISC-V 與 ARM 的決勝點,不在小企業而在中大企業的態度。

開源的 RISC-V 有其魅力,但對 IC 設計與系統大廠來說,RISC-V 生態系才剛起步,且轉換架構是個麻煩事,缺乏大量穩定可靠與驗證後的軟體工具與開發環境,「開源不等於便宜,更不等於免費」,開發風險大。因此對於能提供完整服務的晶心來說是一大好時機。

一名 IC 設計公司主管就指出,「光是 2018 年度,採用晶心指令集架構的系統晶片出貨量超過 10 億顆,這就代表晶心技術的穩定與成熟,有辦法給客戶完整的解決方案。」

一方面,為了勢力平衡,扶植 ARM 的競爭對手,讓 RISC-V 興起與 ARM 良性競爭,大企業也對 RISC-V 躍躍欲試。「大公司也大力擁抱 RISC-V 的原因在於,扶植 ARM 的對手,不讓 ARM 一家獨大,以便爭取更多商業談判空間。」業界人士觀察。

晶心已經站在這股革命浪潮上,接下來是否真能撼動 ARM 帝國,備受矚目。

(本文由 數位時代 授權轉載;圖片來源:晶心科技)

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