RISC-V 架构能否有效挑战 ARM 和英特尔?
本帖最后由 皋陶 于 2020-9-10 11:30 编辑鉴于ARM授权费太贵及英特尔几乎“闭门不开”，RISC-V在世界范围内逐渐步入发展热潮。与此同时，在去年的中兴事件引发了中国高度关注后，中国RISC-V产业联盟和中国开放指令生态系统(RISC-V)联盟相继成立。
目前，RISC-V进一步在国内铺开发展。自2019年5月6日起，由RISC-V与Linux两大基金会合作并开展系列面向RISC-V架构技术的研讨会，历时11天先后在中国深圳、成都、上海、杭州、北京5个城市的RISC-V进行路演，以推动RISC-V在中国的产业化。
RISC-V和X86很像镜像，优缺点刚好相反。
X86名义上是CISC，RISC-V名义上是RISC（这点并不重要）。
X86封闭，需要授权，但是有Intel、AMD作为核心引导开发方向；RISC-V开放、开源，但是RISC-V联盟内部对发展方向一直存在分歧。
X86有长期的市场优势积累，软件支持极佳，但是历史包袱也大，不得不为兼容性牺牲性能；RISC-V诞生不到10年，软件支持不佳，但是完全针对现代需求设计，不需要为了兼容老应用做牺牲。
如果RISC-V联盟能够克服内部矛盾，成功建立起一个完善的生态环境，那RISC-V将前途无量。但是一个没有主导者的纯粹的开放架构想要建立完整生态是很困难的，社区主导的OpenRISC没能取得成功，希望产业联盟主导的RISC-V能更进一步吧。
这个挑战要分门别类的讲。
一，嵌入式领域基本可以非常强有力的挑战了
1.本来ARM Cortex-M的用户就很碎片化，不像Cortex-A系列那么赚钱，而不管是不是RISC-V带来的挑战，Cortex-M的确也在不断降价。但就算Cortex-M不要钱，谁又愿意定期向ARM报告自己的出货量呢？
2.Cortex-M的确很成熟但是品类太少，很多应用和需求造成了浪费，再加上在MCU这么碎片化的市场，并没有也不需要一个统一的操作系统，所以很多厂商引入RISC-V的成本是非常低的，很多内部应用甚至不需要操作系统。
3.在终端厂商垂直化的大趋势下，自己做核用在自己产品里连生态问题都不需要考虑，比如华米黄山一号用在华米的手表里
4.从投资人的角度可能优质的RISC-V Start-up 并不多。但是忽略了一点：开源CPU Core也是不可忽视的力量，除非要求特别高的应用，否则对于很多企业开源核就完全能够满足需求。
5.举几个开源Core的例子
1). picorv32 作为一个小核已经被很多fabless用到了，包括我们自己
2).rocket-chip 作为一个性能中等的Core，国内两家矿机芯片企业转型AI都用到了
3).pulpino已经用在Google的 Pixel 芯片里用作电源管理
4).蜂鸟也不少人用吧，而且作为教学核已经广泛被接受了
6.未来开源核和商业核的竞争恐怕才是最大的竞争
二，两个比较有难度的领域，手机和服务器
1. 要知道对于几个大厂来说，设计出和媲美最好的ARM的AP CPU和接近Intel的服务器CPU并不是不可实现的，投入人力即可。（因为ISA只是软硬件接口，微架构、设计能力、经验、工艺等才是决定性能、功耗、面积的关键）
2.缺失的部分
1).ISA中很多在只有在服务器和手机上才用到的标准细节定义，这里有很多坑，不论是ARM还是Intel都是一路踩过来的，比如虚拟化、内存模型等等
2).（手机）JVM等动态、高级语言的在工具链的持续完善
3).（服务器）可以被广泛接受的向量或者AI加速指令扩展，或是足以成为事实标准的高性能向量或者AI加速器
4).在软件栈上的持续完善（稳定可靠的OS、以及诸如LAMP、nodejs、python等）
三，桌面
桌面就真没什么好说的，一方面是手机端越来越兴起；另一方面在国内大家还是喜欢用Win，你要是还在用Win那么看这个答案就请不要对桌面指手画脚，因为你自己都改变不了，怎么还指望新ISA能在桌面火起来）
四，超算
超算作为一个单独的领域就简单很多，可以参考申威，因为超算只要满足少量系统、少量应用就可以
所以，综合考虑当前的状态和发展预期：
当前的状态：从SiFive发布U540/Unleashed Board以来，大家首先有了可以运行更复杂OS和软件的真是硬件，比如我自己就移植了OpenWrt并且快进入主线了，而Fedora和Debian等很多OS也都porting了，在这个基础上大家有了OS，就能运行更复杂的软件，比如你搭个小服务器，我搞个路由器，这样才能给软件开发人员一个稳定的试错环境。
发展预期：RISC-V的发展可以说是飞速的，今年包括SiFive等几个厂会陆续发布更高性能的Core以及更多的可以运行Linux的Core，这样以来形成的反馈速度会越来越快。
结论：
标准->硬件->软件->更好的标准->更好的硬件->更好的软件->更更好的标准->更更好的硬件->更更好的软件->。。。。。的反复迭代速度决定了在几个高端领域什么时候RISC-V能够有效挑战ARM和Intel。直觉告诉我，RISC-V生态结构所具有的网络效应会使得其正反馈的速度大于ARM生态。
两个月前面试了寒武纪，也拿到了价格不菲的offer。和面试官聊了一下午，除了有那么半小时在面试之外都在交流自己的所得。一下午的深入探讨，我才知道中国还有这么一帮人多年来耕耘在这么费劲不讨好的行业。同样cs专业，这帮高智商的人选择在最吃力的领域开拓，而没去互联网挖时代的红利，的确值得称道。
寒武纪的班底就是来自于当初的龙芯团队。龙芯因为指令集的选择多年来吃尽了苦头，相信这次毛衣战能滋醒很多浮躁虚空的人的春秋大梦。我们的GDP是建立在虚空的高房价基础上，理论上说并不比当初的日本繁荣强多少，至少当初日本的电子电气还有一些科技行业实力很硬。我们呢，前年吹上天的现代四大发明还剩几个？
我们和日本的区别在于我们的举国体制，可以应对更不利的局势。因此力推RISC-V或者龙芯采用的MIPS我认为近期内都会有种种的不适，可是十年前，谁会觉得华为手机能和苹果竞争呢？
近两年间在国内和波士顿看过了一些RISC-V主题创业项目。回答一下题主的问号吧：%20以差不多10年左右的技术迭代时间限的话，产生的技术代际不会挑战Intel，但有可能会挑战ARM M core，不会挑战到A core。
微架构设计能力及其迭代、产品生态和软件应用生态,这三点是需要久期投入的。
商业模式上：
以RISC-V的血统，形成公版和获得公版生态十分重要的，这是避免IP碎片化和避免芯片产品化无法赚钱的关键因素，也是流片成本摊薄并形成普遍经济效益的重要因素。RISC-V在这方面的短板是显而易见的；RISC家族里的中低端产品化的经济效益都很好的当然是ARM，收敛了大量公版IP授权模式，Qcom虽然自己做CPU，但低端芯片上也在用ARM公版的，多快好省。
以国内一些早期RISC-V项目作比较，通过silicon proved的多半IP都会包含国外的IP，一旦失去海外RISC-V生态支持就会掣肘（很多都是除了download的就剩祖传的了），那些已经流片的，更加需要workload/EDA厂商的IP工具支持，workload-ISA-RTL。类比ARM 从M core成长到A core需要多少年走过来。回看ARM，架构授权带来的业态是一方面，IP授权才是效益池。
如今RISC-V的声音不小，当然，RISC-V能够大幅简化电路，但对复杂应用拆解要么增加操作数牺牲性能，要么增加指令集又把系统复杂化，而所谓的复杂集实际是在电路层给这些操作建立shortcuts，是有晶圆面积代价的。这种情形下，就会限制芯片用途的想象力了，DSA的碎片化和软件生态会成为掣肘，而做通用芯片的市场侵彻可能性是微小的。
提一句EDA库，依然要用到的，但要大调RTL，毕竟RISC-V的应用实例少参考工具不多，不能都拿来直接用。仍需要CDNS/SNPS这样的EDA支持，它们提供的不仅是软件，更重要的是IP工具库以及NRE支持服务。 更多是有助于支持迭代的。 说到迭代，要沉淀成果和通用领域，并形成自己的公版授权生态和装机量，才不至于IP碎片化而带来的窄赛道和低经济效益。
未来10年期RISC-V会有一些消费侧的小实例，但由于IP碎片化而不容易赚钱，很难挑战到ARM-M，更不会挑战到A，更不会挑战x86生态。
BTW：RISC-V是否受美国法规限制？开源的源代码受美国宪法第一条修正案关于言论自由的保护。而软件则是产品，受出口法律管制（EAR）。但是，RISC-V既非开源代码，亦不是软件，其本质上是一套ISA标准。当前时期，美国RISC-V商用IP所有者已不能向华为出售IP。
采用RISC-V开发芯片有三种方式，一是购买商用IP，二是采用开源代码，三是自行开发。若从美国的RISC-V商用IP开发商购买IP，则会受EAR管制，不能出售IP及提供服务给华为。若采用开源代码或自行开发，目前则不受管制，但为避免被行业标准组织终止会员资格，美国开发商仍可能选择先不向华为开放。
就RISC-V发展趋势来说，国内发展速度相对较慢。不过这次受到中美贸易战刺激，会加速开发步伐。
引用一句戴伟民的话，英特尔X86和ARM的IP授权虽然给中国带来了繁荣，但却是不自主和不可控的。而架构授权虽然不自主，但是可控且可以繁荣的。基于M-Core、MIPS Alpha的CPU则是自主、可控但不繁荣的。希望中国的CPU可借助RISC-V做到自主、可控、繁荣，并且持续性创新。 指令集不是关键点，半导体制造是关键。国内的企业机构把米帝的主要指令集都做过CPU，SPARC已放弃；openPOWER半死不活，放弃早晚的；
Alpha有申威，用于超算；
ARM买了授权的企业很多；
x86即使给了授权也被卡的死死的；
MIPS有永久授权，已经发展了自有的LoongISA指令集，芯片已应用在党政军。另外，MIPS官方在2019年四月初已经把指令集开源 https://www.mips.com/mipsopen/
RISC-V 技术上很有特色，国内目前积极跟进，产业化做顺则未来可期。
risc-v是主打物联网IOT这一波 未来iot处理器的需求可能是现在的百倍 是个带电的东西上都有个处理器
要是有公司愿意用ricsv挑战arm和intel 那也挺好 我们支持
但是还是先把iot这个更重要的市场做好
毕竟开发新领域比在旧领域虎口夺食还是简单点
其实指令集不是关键。类似的指令集参照一下，制定出来不难。难的是生态建立！如果中国参与推动出钱出力，最终建立了生态，如果哪一天risc-v组织不带你玩咋办，比如其他参与者共同制定了扩展指令，不授权给中国，一样可以把中国踢出生态圈。如华为买了arm的授权，但arm推出新架构77,不授权给你，将你踢出去，一样玩完。
如果真的要建立生态，就要坚定信心，以我为主，自己建立指令集开源并主导生态的发展。当今世界，也只有中国，欧盟以及未来的印度有足够的市场和财力建立生态。
ARM和intel指的是指令集的话，RV很难威胁到X86，几年后或许会威胁到ARM Cortex-M，主要应用在嵌入式Iot领域，跟手机用的Cortex-A两码事。
ARM和intel指的是公司的话，由于RV指令集开源的性质，两家凭借着业界领先的微架构设计能力可以很快做出自己的RV芯片，加入战争。目前两家不在RV领域加大投入，主要是RV还不够赚钱……
能挑战，毕竟ARM授权那么贵，英特尔根本不开放，RISC-V彻底开源免费，采用BSD开源协议，基本上可以为所欲为。
12月中旬，在北京举行的2019年国际芯片大会Chips 2019上，中国工程院院士倪光南认为：未来RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一，从而在CPU领域形成intel英特尔，ARM，RISC-V三分天下的格局。
之前，阿里巴巴旗下的芯片公司平头哥，也宣布开源低功耗微控制芯片MCU设计平台，搭载基于RISC-V架构的玄铁902处理器，提供多种IP以及驱动，能让用户快速集成，快速验证，减少基础模块开发成本。后续还将开放更多IP和玄铁处理器。平台开源代码包括基础硬件代码和配套软件代码两个部分，现已经公布在GitHub开源社区。
此前的11月25日，为了寻求技术中立，总部位于美国特拉华州的RISC-V基金会计划迁至瑞士，以规避美国可能会做出的贸易限制。
自从RISC-V开源以来，开源开放成为芯片领域的一种新趋势，能有效降低芯片设计的门槛，推动芯片设计走向定制化，让芯片行业有机会解决AIoT时代应用碎片化的问题。
随着物联网的发展，下一代MCU芯片需求将快速增长，2019年MCU出货量为269亿颗，到了2023年将增加到382亿颗。MCU芯片销售额预计可达到213亿美元。
长期以来，我国芯片研发都受制于人，如果中国企业能够利用RISC-V做出自主知识产权的芯片，或者培养出相应的生态环境，将大大有利于中国半导体行业弯道超车。
首先一点，未来肯定属于开源，所以RISCV必定成功，即便RISCV没有成功，也会是另一个同类的开源项目取得成功。
不过饭得一口一口吃，RISCV没有历史包袱，在极低能耗且对生态基本无要求的嵌入市场相比ARM有巨大优势，这不是RISCV比ARM能多省几分钱电费或者ARM免不免费提供架构的问题，而是在更长远的将来会不会被卡脖子的问题。所以ARM的M系逐渐退出历史舞台是必然的，A系被挑战则是更遥远一点的未来，但仍然几乎是必然的。
而对于中国的半导体行业来说，RISCV将是一个极好的甚至是唯一的机会，有中国这么大的市场做背书，对于RISCV的加速普及是有极大的推动作用的。
有人说RISCV是美国人提出的标准，虽然是开源的但仍然有可能会被卡脖子，我认为这种担心是多余的，开源意味着拿来就可以用，即便将来基金会取消国产厂商的会员资格，也不影响使用，并且中国也完全可以在RISCV的基础上提出自己的开源分支（其实走到这一步的可能性极低），而如果这个分支在中国市场形成了事实上的标准，那进入中国的产品必然就将遵循这一标准，那RISCV最初是哪个国家提出来的还重要么。
MySQL 能和 Oracle 比吗？Postgre 能干翻 Sql Server 吗？Linux 如若不是后来 IBM、英特尔和红帽的工程师加成，根本连 Windows Server 都怼不过（有严肃的评测）。
知乎里有句话，不要拿玩玩的东西跟人家养家糊口的手艺比，ARM 有钱有人有技术，RISC-V 去挑战人家赚钱的核心业务，ARM 不得玩命往前跑，一群散沙吵吵闹闹的，根本没戏！
别把个学术圈的东西太当回事，历史上最终出人头地的开源软硬件，背后必定有个顶级技术大厂在后面支撑。
受教，学习了。 受教，学习了。
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