半导体开源架构RISC-V的崛起时代，效率达惊人的10倍

据日本经济新闻网近日报道，在用于物联网(IoT)的半导体开发领域，任何人都能使用的开源标准“RISC-V”正在崛起。该标准首先在可穿戴设备和智能家电等领域不断得到应用，有预测显示，到2025年，RISC-V架构的采用率将达到近3成。RISC-V正在成为希望以智能手机为起点而涉足物联网的英国ARM的主要竞争者。“可以实现竞争产品10倍以上的电力效率”，2021年11月，日本半导体开发初创企业ArchiTek的社长高田周一在当时于横滨举行的RISC-V行业展会上发布了一项研发成果。高田出身于日本松下，他所领导的ArchiTek公司从事物联网人工智能(AI)半导体业务，该公司在开发可提高电力效率的电路时采用了RISC-V。

RISC-V是规定半导体基本规格的指令集架构(ISA)之一，由美国加州大学伯克利分校的研究人员从2010年开始开发。由于是开源架构，任何人都可以无偿将其用于设计。在主要的指令集架构中，美国英特尔公司的“x86”是个人电脑架构的主流，软银集团旗下企业英国ARM的指令集架构则是智能手机架构的主流。在被视为下一个增长市场的物联网用途架构方面，ARM同样占据优势，但最近RISC-V的存在感不断提升。在积极引进RISC-V的中国，华米科技等可穿戴设备厂商以及电子烟半导体厂商一直采用这种架构。美国企业方面，半导体巨头“西部数据”对引入RISC-V十分积极，该公司提出了将存储装置的控制半导体换成RISC-V产品的方针。

当然，作为处理器架构的后来者，RISC-V架构目前也还存在很多明显的短板。包括开源内核还需要更精细的打磨，此前普林斯顿大学的研究人员曾发现了RISC-V内核的一些缺陷，有关于信息存储和信息检索。RISC-V基金会对此表示，这些错误不会影响大多数版本的RISC-V，但对于高性能系统来说，这些错误可能问题更加突出。

目前俄罗斯正在被各方制裁，RISC-V或是唯一选择了，此前俄罗斯Baikal Electronics公司推出的“Baikal”(贝加尔湖)系列处理器内，有一颗基于RISC-V架构的协处理器，用于安全启动和管理，说明这家俄罗斯最具代表性的芯片公司也在研究RISC-V架构，能否在短时间内更进一步实现基于RISC-V架构的自研处理器，相信很多俄罗斯的科技公司也在关注着。

有人可能会质疑，即便是研究出来了，造不出来也是白费功夫。不过，非常时期就需要非常手段，目前俄罗斯芯片制造商Mikron Group是拥有65nm芯片制造能力的，虽然只相当于全球芯片产业2006年的水平，但上世纪90年代中期，数据中心理念就被接受了，本世纪前几年广泛存在的数据中心证明，以当时的芯片技术数据中心是可以运转的，只是能耗有点高。当X86架构和ARM架构的门都对俄罗斯关闭之时，RISC-V架构成为唯一的出路，接下来就是俄罗斯科技公司的生死时速，如若替代方案不能如期而至，那么俄罗斯的国计民生将遭受巨大的冲击。

RISC-V 通常被称为芯片界的 Linux，工程师们在设计、设置和改进架构方面通力协作。RISC-V International 制定了免费许可的规范，芯片设计人员可以在自己的处理器和SOC里视情况自由实现。

中国和欧洲正在转向 RISC-V以期实现芯片国产化，获得芯片自主权。业界公司也在考虑使用 RISC-V ，以降低因采用Arm 和 x86 架构而带来的许可和版税成本。在PC、服务器和手机领域，RISC-V可能还需要很多年才能成为X86和Arm的可行替代，但是，在单片机和FPGA方面，它已经取得了良好的开端，基于RISC-V的单板电脑也已经面世。它还得到了谷歌、苹果、亚马逊、英特尔、高通、三星和英伟达等公司的支持。

从成本的角度来看，无论你选择什么芯片架构，你都必须为硅片付费，这一点不会改变。很明显，在某些阵营，比如x86 ，比如英特尔，你不仅要为芯片付费，还要为设计付费。我认为Linux有一些特质吸引人们去使用它，一种永远不会担心失控的安全感，一种可以影响产品和产业的掌控感。RISC-V也是如此。