RISC-V 打群架,未來面對什麼挑戰?

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 08 日 12:05 | 分類 晶片 , 軟體、系統 , 零組件 follow us in feedly


台灣 RISC-V 聯盟在今年成立,也讓 RISC-V 的議題熱度逐漸加溫,事實上這也是許多人看好能夠足以與 ARM 競爭的架構,加上目前許多國際大廠陸續採用 RISC-V 架構方案,包含特斯拉、IBM、三星、Google 等一百多家科技公司都參一腳。在 ARM 與 Intel 獨大的市場中,RISC-V 透過「打群架」的方式,看能否乘著 AIoT 的浪潮找尋機會,闖出一片天。

從 Intel 到 ARM,RISC-V 盼占一席之地

簡單爬梳過去歷史,過去 CPU 處理器都是 CISC 架構,包含現在的 Intel X86 處理器,在 80 年代 PC 時代來臨後,Intel 把持市場。到了 1979 年時,美國加州大學柏克萊分校的教授提出了 RISC 的想法,主張硬體應該著力發展常用的指令,較為複雜的指令則可利用常用的指令去組合,比起 CISC 指令集,在指令長度固定後,效能提升,耗電量也較低。爾後,ARM 在 1985 年推出 ARM 架構,採用 RISC 指令集,廣泛地使用在許多嵌入式系統設計,在手機等行動裝置問世後,ARM 穩居市場龍頭。

RISC-V 是基於已建立的 RISC 原則建立的一個開源指令集架構,也就是說 RISC-V 指令集可以自由運用在任何目的,也允許任何人設計、製造和銷售 RISC-V 晶片和軟體。雖然這不是第一個開源指令集,但它具有重要意義,因為它的設計考量到小型、快速、低功耗等面向,使得適合應用在現代計算裝置當中。如果拿來跟其他指令集相比,很多大公司認為 Intel 控制 X86 指令集嚴格,使用者難以修改,ARM 的授權金又十分昂貴,因此 RISC-V 架構便有了競爭優勢。未來多數人看好 AI 和 IoT 時代的到來之下,RISC-V 將更具市場競爭力。

業內人士說明,過去設計微處理器晶片時,工程師往往先要選擇哪家供應商,假如選擇 ARM,就能獲得授權與指令集,並開始設計晶片,現在還有另一種方式,就是工程師先選擇指令集,就像是蒐集設計的工具、素材,再尋求適合的供應商,並開始設計晶片。RISC-V 就是屬於後者,讓工程師能夠在設計晶片時,除了基本的運作之外,能夠更具自由度。

RISC-V 的指令集具有 3 個層次,像是 40~50 多個「基準指令」,可以驅使晶片運作,再者為「標準擴展指令」,為社群內成員共享,能夠持續演進並重複使用,最後則是設計者「專用指令」,能夠各自進行開發或客製化,也是獨家、專利的部分。

業內人士提出,許多設計公司認為,設計晶片與銷售晶片的辛苦血汗錢,被 ARM 收取專利的方式賺走不少利潤,特別是在一些中小型、新創公司特別容易有這樣的聲音,因此 RISC-V 方案相對具有高性價比。

RISC-V 冀借 IoT 之手打破僵局

到底 RISC-V 現今面對什麼樣貌的市場呢?芯原微電子(Verisilicon)戴偉民董事長坦言,ARM 在行動裝置占據龍頭地位,Intel 則在 PC 和伺服器等領域穩占,因此生態系統穩固之下,RISC-V 發展的機會將在 IoT、AI 等新興應用領域,未來將與 ARM、Intel 共存。

力晶集團創辦人黃崇仁則認為:「ARM 授權金收費不少,特別是在 IoT、AI 世代來臨下,對於許多想要創業或開發新興應用的工程師來說相當頭大,因此 RISC-V 兼具省錢、效能,相對具有競爭力,但在台灣需要產業共同推動,政府才會協助推動,整體生態就會被建立。」

既然 PC、手機已經不是 RISC-V 可以著力的產業了,那麼在物聯網產品應用下,什麼才是量大又穩固的市場呢?業內人士就看好,像是智慧音箱、TWS(真無線藍牙耳機)等市場,甚至 TWS 未來若成為手機標準配備時,將是可觀的需求;除此之外,像是醫療用的產品等也具潛力,是未來 RISC-V 可以著力的市場範疇。

事實上,物聯網當中的應用顯得相對破碎、分散,RISC-V 面對的市場不像過去有單一量大的產品,因此要快速建立起生態圈相對具有挑戰,但可以著力的方向也在此,特別是產品要具有特殊應用功能時,晶片設計時會以更客製化的方式設計以符合需求,因此容易設計與修改的 RISC-V 就在物聯網時代中相對具有優勢。

部分學界人士則認為,若是單純在物聯網產業中發展,其實業者要在產業鏈中發展相當有限,產值與重要性也較小,但若往高附加價值的 AI 方向開發,就相對有機會,但 AI 並非新的議題,能否將 AI 落實的應用,解決實際問題才是重點。

RISC-V 生態圈初起步,上下游支持是重點

過去 ARM 率先卡位手機產業,以低功耗、低成本和高效能打破了 Intel 在 PC 市場的壁壘態勢,當時 EDA 公司、代工廠也看好手機產業而給予大力支持,因此快速建立起生態圈。

業內人士認為,RISC-V 要推動並不容易,過去 ARM 經營非常久的時間,不管是晶片設計公司、EDA 公司、代工廠等,都建立起完整且堅固的生態系統,因此 RISC-V 要如何建立起足以與之抗衡的生態系統,以及國際大廠能否接受,都是 RISC-V 所面對的挑戰,未來像是台積電、新思(Synopsys)等重要供應鏈的態度就變得更為重要。

晶心科總經理林志明則認為,推動 RISC-V 生態圈的方式有許多,包含企業與晶片設計業者加入基金會,提高採用意願,或者上下游業者共同發展,公部門也可以協助發展相關技術競賽等,都是未來可以發展的方向之一。

除了生態系統之外,就產品本身的效能也很重要,有人認為,RISC-V 的產品一定要比 ARM 相應規格產品,更便宜、效能更高、功耗更低才會買單。因此矽智財公司要如何補足各階層效能的產品,並提高產品價值都是自身可以著力的方向。

儘管 RISC-V 陣營逐漸壯大,但 ARM 也積極往 AIoT 方向發展相關產品,加上目前晶片設計廠商或者供應鏈也尚未大幅度轉變態度,因此短期內 RISC-V 仍具有一定程度的挑戰,但未來能否能夠在當中突破,也需端看各家廠商的本事,與生態系統建立的速度了。

(本文由 MoneyDJ新聞 授權轉載;首圖來源:shutterstock)

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