從 ARM 到 RISC-V,Google 只為求 Android 不再與單一架構綁死

作者 | 發布日期 2023 年 01 月 11 日 8:00 | 分類 Google , 晶片 , 軟體、系統 line share follow us in feedly line share
從 ARM 到 RISC-V,Google 只為求 Android 不再與單一架構綁死


近兩年 NVIDIA 可謂風光無比,2015 年深度學習爆發,為 NVIDIA 業務增速不少,二是虛擬貨幣業務站在風口,對高算力顯卡需求暴增,讓 NVIDIA 顯卡量價齊飛。NVIDIA 也在 2021 年第三季創造 32 億美元營收,同期相比 42% 增長。隨著虛擬貨幣回歸理性,影響 NVIDIA 顯卡業務,NVIDIA 也在本屆 CES 2023 宣布轉向智慧車自動駕駛,尋找下個熱點。

其實NVIDIA業務飛漲的2020年,本打算以660億美元收購Arm,成為有史以來規模最大的晶片公司併購案,差點以一己之力改寫整個半導體業格局。這筆併購歷時兩年,最終2022年2月雙方表示,因嚴格監管終止交易。Arm也開始準備IPO。

不只如此,Arm也開始考慮提升晶片架構IP授權費,提高盈利。還隸屬軟銀的Arm未來仍未知,充滿不確定性和不穩定性。不確定性對Arm來說並非好趨勢,因不是普通科技企業,可左右晶片格局,無論Google還是蘋果,它都太重要。

Google打算降權Arm

高通與聯發科推出的SoC晶片IP是Android設備基礎,正是Arm架構,可說沒有Arm,也沒有現在Android繁榮龐大的生態,自然也無法為Google提供龐大的服務入口。

對蘋果更不言而喻。揮手告別x86架構後,蘋果為Mac打造的新桌機級晶片M系列完全擁抱Arm架構,開啟Arm時代。Mac桌面產品線轉向Arm後,蘋果引以為傲的生態力也根植Arm架構之土,打破設備壁壘,完成品牌壁壘。

如NVIDIA創辦人黃仁勳所言,Arm將成為未來十年最重要的CPU架構。蘋果也在身體力行。

Arm的業界穿透力和搶占x86傳統市場的能力,也不僅限消費級的Android與蘋果。傳統伺服器、Arm架構處理器,逐步蠶食傳統x86架構市場。短短幾年時間,曾一家獨大的x86架構被Arm後浪不斷拍打。但主流晶片二龍戲珠並沒有持續多久,誕生於2010年的RISC-V也成為行業「新寵」,來勢洶洶。

近日Google宣布Android會陸續支援RISC-V指令集架構,並公布較詳細的遷移藍圖。Android工程總監Lars Bergstrom說得更直接:「希望把RISC-V視為Android一級(tier 1)平台」,言下之意就是與Arm平起平坐。

Google意圖也相當明確,不想把Android跟Arm綁定,讓Android系統控制權回歸Google,不再受制於人。Google一直為Android增加RISC-V相容性,去年9月AOSP加入RISC-V修正檔,並開放權限後,如今官方表態加速Android相容或轉移至RISC-V的進度,同時Google會在2023年第一季推出官方模擬器,讓基於Java的Android程序能在RISC-V架構執行。

簡單說,過程與蘋果Rosette類似,算是官方轉譯工具,能將Java轉移到RISC-V,新架構平台前期缺少App的生態也就迎刃而解。

Arm失寵,RISC-V得寵

除了Google高調站在RISC-V這邊,高通最近也與Arm差點擦槍走火。問題在高通收購新創公司Nuvia,打算自己研發Arm公版架構的自主架構,以提升行動晶片領域的競爭力。

但Arm認為高通收購Nuvia,不代表獲得Nuvia可客製Arm架構的授權,狀告高通違反IP授權協議,現在兩者仍各執一詞。關鍵是Arm商業模式是靠公版架構IP授權賺授權費,並每塊晶片收取費用。可基於Arm公版架構IP客製(如時脈或核心),但不能修改核心架構本身。

高通藉收購修改Arm核心,顯然是動了Arm的蛋糕,加上高通為Arm大客戶,有削弱Arm地位的意圖。對高通來說,前幾年Arm公版架構設計的不利,SoC能效表現不佳,眾Android旗艦受牽連。蘋果A系晶片「默秒全」及消費群體稱高通晶片為「火龍」,也加速高通自主設計架構的決心。

但如今Arm步步緊逼高通,授權問題鬧得不可開交,讓高通另外打算,這Plan B就是近來熱門的RISC-V架構。Google與高通幾乎都開始著手RISC-V,雖然並非全押,但優先等級也達與Arm等高的狀態,也算想轉換賽道了。

而Arm還管不到的蘋果,早期蘋果投資促成Arm成為獨立公司,故獲得Arm IP核心修改和調整權,配合十幾年布局,造就現在「蘋果晶片」,最終配合軟體系統,成就了蘋果生態壁壘。即便暫時不會有與Google、高通被Arm制肘的窘境,蘋果依然打算把嵌入式核心轉移到RISC-V架構,且也開始招攬人才。

SemiAnalysis分析師Dylan Patel直言,蘋果A系列晶片非面向用戶功能的Arm核心,極有可能幾年內換成RISC-V架構。A、M系列晶片,除了CPU、GPU主要核心,還有許多嵌入式核心控制Wi-Fi、藍牙、Thunderbolt埠等,幾乎都是基於Arm的Cortex-A系列核心,每晶片蘋果要付給Arm相當授權費。

近年自研晶片順風順水的蘋果,其實也想藉轉到RISC-V架構降低晶片成本。

RISC-V最大優勢是「完全開源」

RISC-V是基於精簡指令集(RISC)原則的開源指令集架構(ISA),2010年於加州大學柏克萊分校成立,三星、IBM、NVIDIA、高通、Google、華為、特斯拉等36家科技公司支持下,成立RISC-V基金會,2020年更名為RISC-V國際。

相對於x86、Arm,RISC-V最大特點就是ISA完全開源,任何人、企業和機構都可以基於RISC-V架構更改、最佳化、自由部署,不會收取許可費、版權費,也沒有任何附加條款。完全開源後,基於RISC-V架構開發的CPU或SoC等晶片,自然也不會特殊原因出現「卡脖子」。

中國許多晶片企業近年投入RISC-V架構,出現基於RISC-V架構的新晶片平台。RISC-V也認為會是未來中國晶片產業的突破點。不過目前RISC-V架構晶片平台進入消費電子產品還為時尚早。Digital Trends分析表明,RISC-V最大問題就是完全開源造成碎片化。

能自由部署ISA,RISC-V晶片五花八門,主要為工業領域和物聯網在用,走向消費者似乎還有一段距離。且「開源不代表免費」,廠商研發的RISC-V晶片也可出售或授權其他廠商,有點Arm的味道。

可自己設計也能與其他公司合作設計,甚至也能買其他公司IP架構,無論哪種都比Arm便宜,就是RISC-V第二個優勢。

有趣的是,x86架構巨頭英特爾也是RISC-V國際成員,也對RISC-V架構充滿興趣,因為英特爾有工廠,製造代工RISC-V晶片極有可能會是未來新業務。另一成員NVIDIA也表示RISC-V架構CPU會是GPU業務的好補充,尤其NVIDIA也開始布局智慧車平台,RISC-V架構會是較好的選擇。

面對RISC-V的快速增長和走紅, Arm表示廠商對自家公版核心表現十分滿意,即使不能自由修改IP架構。

Arm處理器如今大放異彩,無論Androidc還是iPhone、Mac,甚至基於Arm伺服器CPU也逐步走向x86傳統領域。RISC-V不過剛起步,Google、高通、蘋果才剛布局,RISC-V國際預估2025年CPU市場,RISC-V處理器會佔14%,但廠商並沒有給RISC-V晶片走向消費市場的期限,Google也不過是做計畫,是否轉移或許還得看RISC-V生態發展及Arm後續動向。

無論如何,如今形勢RISC-V完全開源優勢無限放大,Arm閉源和商業模式也成為許多廠商頭上的達摩克利斯之劍。未來晶片業或許並非現在看到的Arm與x86分庭抗禮,而是RISC-V崛起後的三國鼎立局面。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:shutterstock)

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