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[导读]中国的芯片市场长期浸泡在“重应用轻设计”的理念中,如果不是特朗普的禁售“大棒”拍下来,恐怕至今还不觉醒,也正是中国市场的觉醒,把 RISC-V 从不

中国的芯片市场长期浸泡在“重应用轻设计”的理念中,如果不是特朗普的禁售“大棒”拍下来,恐怕至今还不觉醒,也正是中国市场的觉醒,把 RISC-V 从不温不火推向了“熊熊燃烧”。如今,华为、高通、谷歌、三星、英伟达、NXP 等 100 多家科技公司已经加入 RISC-V 阵营,国内也有多家公司推出了基于 RISC-V 架构的芯片,阿里平头哥、兆易创新、华米科技、乐鑫等均在其列。

针对 RISC-V 架构,业内也有诸多质疑声,RISC-V 内核是否是真正开源?未来 RISC-V 和 Arm 将呈现怎样的竞争格局?RISC-V 是否能助力中国 IC 市场的崛起?带着这些疑问,与非网记者采访了半导体行业资深人士顾长怡先生。

顾长怡,本硕毕业于上海交通大学,后获得美国南加州大学集成电路设计专业硕士学位,在美国多家高科技公司从事嵌入式系统和 FPGA 的开发工作,在软硬件开发和数字信号处理方面积累了丰富的经验,是美国 PulseRain Technology 公司的创始人。2018 年,在由 RISC-V 基金会官方举办的全球首届 RISC-V Soft CPU 设计大赛中,由顾长怡先生主持设计的 PulseRain Reindeer 处理器内核脱颖而出荣获季军。2019 年,在以物联网安全为主题的第二届竞赛中,他主持设计的 PulseRain Rattlesnake 处理器成功挫败了所有的黑客模拟攻击,综合成绩获第一名。

 

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RISC-V架构是否属于真正的开源模式?

从技术层面看,开源架构分三种形式,即完全开源、部分开源、封闭模式。封闭模式不难理解,英特尔的 x86 架构就是这种模式,不经过英特尔的授权其它公司无法使用 x86 架构设计芯片,目前国外只有 AMD 拿到了 x86 授权,国内只有兆芯通过威盛拿到 x86 授权。

针对“部分开源”,顾长怡做了详细解释,实际上,就我对其它代码库的观察,“部分开源”可以有两种做法:一种是只公开非核心部分,而核心部分则保持封闭。另外一种做法是将源代码做混淆处理(Obfuscation,比如将变量名替换为随机生成的字符串等)。这两种做法都不利于社区的合作,使得其他人很难对现有设计做进一步的改进。对于社区合作来说,最好的方式当然是“完全开源”,这样有利于不同设计团队之间互相学习与合作,博采众长。

我们平时都说 RISC-V 是开源架构,实际上是指 RISC-V 指令集是完全开放的。但是对基于该指令集而实现的 RISC-V 处理器,则其设计并没有必要也向大众完全开放。实际上,对于 RISC-V 处理器,其设计源代码可以采取上面提到的三种形式中的任何一种。不过因为指令集开放而产生的惯性,使得目前大部分的 RISC-V 处理器设计也都采用了“完全开源”的形式。而这对 RISC-V 的发展是非常有利的。除了前面提到的处理器设计可以博采众长以外,这还极大方便了操作系统和编译器的开发,并使系统优化整合变得相对容易。我觉得这种从下到上的完全开放才是 RISC-V 最大的技术优势。

目前,不仅采用 RISC-V 架构的芯片厂商越来越多,加入 RISC-V 阵营的 IP 厂商也在不断增加,国内的晶心科技和芯来科技都已经推出了针对 RISC-V 架构的 IP 产品,随着 IP 厂商开启收费模式,RISC-V 是否还算真正的开源架构?用户使用的门槛是否会持续加大?

顾长怡先生的回答是:我前面提到,RISC-V 的处理器设计可以采取“完全开源”、“部分开源”、“封闭模式”这三种形式中的任何一种。我相信随着 RISC-V 商业化运营的深入,会有越来越多的公司选择后两者。不过,讨论谁是“真正的”开源架构可能并没有那么重要,毕竟“不管黑猫白猫,能捉老鼠的就是好猫。”而且我也不觉得用户使用的门槛会因为商业化运营而持续加大。恰恰相反,由于大量“完全开源”设计的存在和 ARM 的强势竞争,用户使用的门槛很可能会一直保持在比较低的水平。

RISC-V能否承载起中国IC崛起的重任?

自己强大才是真的强大,美国在芯片市场处处发难也激起了国内创业者自主研发 IC 的热情。RISC-V 的开源吸引了全球的关注,印度已经将 RISC-V 定为国家指令集;以色列国家创新局将基于 RISC-V 研制作为全国企业服务的处理平台;去年,RISC-V 中国联盟成立,上海市政府宣布支持 RISC-V 架构芯片,RISC-V 中国联盟秘书长包云岗认为,“RISC-V 指令集有望像开源软件生态中的 Linux 那样,成为计算机芯片与系统创新的基石。”

中国开放指令生态(RISC-V)联盟秘书处主任、中科院计算所高级工程师张科曾表示,在各类芯片中,处理器芯片是设计与制造过程中最为复杂的一类芯片,被公认为“集成电路皇冠上的明珠”,更是各国争相抢占的制高点,而指令集架构是处理器芯片的“灵魂”,如果处理器芯片能够基于开放、免费的指令集架构设计,并将设计源代码等文件开源,势必推动芯片及信息产业的新一轮变革。

在这样的大背景下,RISC-V 被看作中国集成电路领域的新机遇,被寄予很高的期望, 顾长怡先生从技术角度发表了自己的看法,“RISC-V 是否能承担起这样的责任,这个我不敢妄下断语。不过我可以肯定的是,RISC-V 是目前所有可行的选择中最好的选择。RISC-V 不论是技术的先进性,还是软硬件生态系统的规模,目前在所有的开源指令集中都是最棒的。”

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