【远见】开源芯片生态 中国力量崛起
2021年12月17日消息 数据显示，2025年全球半导体IP市场规模将增长至86亿美元。长久以来，芯片领域形成以英特尔X86、ARM为主的指令集阵营，为打破芯片专利垄断，中国科研院所、科技企业纷纷加入开放式架构芯片RISC-V的阵营。RISC-V在芯片应用领域前景如何？对中国芯片产业意味着什么？国内相关产业有哪些成功的案例？未来，中国又将于此打造怎样的竞争版图？.
长期以来，围绕芯片架构、安全性和性能改进的IP设计一直是半导体供应链的关键。据Counterpoint最新的报告，到2025年，全球半导体IP市场规模将以年均11％的复合增长率增长至86亿美元。这个市场目前由英特尔、Arm等公司主导。
一段时间以来，围绕“十四五”规划纲要中“支持数字技术开源社区创新发展”的精神——中国知名科研院所、大型科技企业纷纷投入一种开放式架构芯片RISC-V阵营的研究和实践中。
RISC-V是基于RISC（精简指令集计算）建立的开放指令集架构，与大多数开放指令集不同，RISC-V可以免费用于设备中，允许任何人设计、制造和销售芯片和软件——尤其是在物联网中，有广泛应用的场景。这条赛道将赋予中国芯片产业，怎样的想象空间呢？
【远见】栏目制作人 王思远（左）；中科院计算技术研究所副所长、中科大教授 包云岗（右）
一、开源架构RISC-V 另辟蹊径的芯片路
思远：长期以来，围绕芯片架构安全、性能等问题的IP设计，一直是国际半导体产业供应链竞争的关键。芯片是很抽象、很复杂的产品，眼下为什么大家会在RISC-V架构技术上投入这么多，为什么说它如此重要？
包云岗：RISC-V是一种CPU指令集标准，实际上世界上有很多种标准——假设造桥的某种结构，如吊桥、铁索桥等，是一种标准化形式，CPU领域里面这些架构标准，之前都是归具体公司所有。比如英特尔从1971年至今的50年，拥有X86芯片的架构（专利）。80年代成立的ARM的架构标准也属于具体公司所有。
以造桥为例，即使你有造桥的能力，但当你要去造一座斜拉索桥，就要给这种技术的公司交费，这是CPU领域的现状。RISC-V不同，这个标准是开放的、开源的。
RISC-V 是一种精简指令集架构，最早在1980年提出。后面的V，表示第5代。第5代最大的特点是开放免费，意味着全世界谁都可以用它做自己的芯片，做自己的CPU。
这是一种标准，就像说螺钉和螺母，大家都是约定了直径是5毫米，这个就是标准、规范——意味着按照这个标准，你可以做自己的螺钉和螺母的产品了，软件也可以基于这个标准来去设计。只要大家都遵循同一标准，软件和硬件就能够在一起工作。
二、中国产学研扎向芯片“开源”赛道
思远：当下的中国芯片产业中，科研院所、大型科技企业都扎向这个赛道。中国的RISC-V应用是什么样的情况，在解决芯片设计环节的难题上，能发挥什么作用？
包云岗：很明显，过去几年中国对RISC-V的关注度越来越高。产业界有很多企业，像阿里平头哥、包括华为，都在积极关注。国际上RISC-V有个国际基金会，中国企业也在积极参与，它是一个共同维护的社区，基金会总部在瑞士，有很多国家的企业参与到基金会，大家一起来管理，其中有重要决策、投票权的是理事会企业，目前有18个理事会成员，中国企业占9个。
国内的学术界也在积极参与，越来越多的科研工作、教学，都会基于RISC-V开展。当然，政府部门也越来越关注，特别像一些地方政府，都看到了这样一个新机会——它的开放性对一些地方产业的发展也是有帮助的，特别是未来智能物联网的时代，越来越多的物体里都要嵌入芯片，哪怕是杯子、台灯，所以对这类芯片的需求会很大。
思远：对科技企业而言，踏入设计、制造这种芯片的门槛高吗？RISC-V的芯片与其他两种主流架构的芯片，在产品性能上有差异吗？
包云岗：这个标准规范跟性能是没有大关系的。还是用前面“螺钉和螺母”的例子，大家都约定好是5毫米直径，但至于这个螺钉螺母的重量、硬度，与标准本身无关。RISC-V是指令集标准，可以基于此做高性能处理器，也可以做低功耗处理器，这些都没有问题。
包云岗接受总台央广经济之声采访（央广网发 受访者供图）
三、多元赛道开花 产业联盟需“定主线、促合力”
思远：中国产学研界，怎样在这条赛道上形成合力？就是让各家机构、企业避免单打独斗，在开源基础上，中国科技力量拧成一股绳？
包云岗：2018年时，中国就有这样的联盟，比如综合开放的指令集生态联盟，这是在中科院支持下，下属指导单位成立的。在地方上，比如上海也成立了产业联盟，通过联盟汇聚一些企业的力量，大家在未来，就一些趋势和具体技术上，都是有共识的。这些共识也可以在国际基金会里有体现。
下一步，要推进更紧密合作，把这些企业联合起来、在技术层面上形成一些合作。这个是以前，用传统像ARM这种指令就不太可能实现的。开放指令集，理论上可以实现有多个企业一起来做一个CPU芯片，知识产权共享。
中科院在几年前有一些这种战略级部署，希望能形成一些主线。现在技术“分散化、碎片化”的原因是没有主线、各自为战，一旦形成主线以后，可以让各方力量都汇聚。目前，我们已经形成这样的态势了，比如中科院计算所这边，有“香山”这样的高性能开源主线，最近大家看到像阿里平头哥推出来的玄铁开源处理器，在终端低功耗这方面，做得非常好，所以这些形成非常好的互补。未来，要形成一个“全谱系”的RISC-V的主线，为不同企业选择自己所需要的芯片，提供了很好的基础。
思远：这种应用芯片，未来具体怎么改变产业和百姓生活，有没有例子？
包云岗：产业中有很多。比如，刚才提到的阿里平头哥，玄铁系列的RISC-V处理器的IP，被珠海全志科技公司研制出板卡，而且是全球出货量最大的板卡之一。在AIoT物联网里的硬件和场景中，比如智能音箱等，都有很大机会。
像中科院计算所这边做的“香山”，是在高性能这块的标杆，因为以前还没有人去用RISC-V去做高性能的处理器，并且是开源的。“香山”从2021年6月开源，短短三个月，在全球最大的开源软件托管网站上就有2000多个星标了，几百位开发者在基于香山去做自己的设计。
在通讯领域，也有人在做RISC-V的芯片，比如广东那边也有研究院，做RISC-V的5G芯片。这样的例子还有很多。
四、产业机遇与挑战：多元需求和打造生态
思远：不同的物理空间、不同领域，RISC-V架构在遍地开花。最后请总结一下，现在中国RISC-V阵营，对打造芯片设计竞争的优势版图，意味着什么？将面对怎样的机会和风险？
包云岗：首先，RISC-V对中国来讲，是一个很重要的机会，中国的最大优势可以概括为两方面：
一方面是市场大、场景多，需求多元化、碎片化，适合用开放、开源定制，开放架构会满足更多元的需求。
二是中国的人口红利，用户多、工程师多，以前把芯片设计门槛开得特别高，很多技术人员没办法“走进去”。但用开源、开放的方式，就可以培养出更多的芯片相关人才，所以对产业人才培养，相信也是一个机会。
思远：就像中国的互联网产业，之所以跑得快，很多核心技术都是基于开源做的。参与的人越多、大数据越多，经验就越多——好产品，都是用数据“喂”出来的。
包云岗：也可以这样认为。至于RISC-V的挑战，在于生态构建，相对来说它还是比较新的处理器，所以构建生态还需要时间。以前的芯片生态，英特尔花了50年，ARM花了将近40年的时间。这是个长远、长久的过程。
思远：您觉得，这个生态在国内就可以建成和闭环了，还是指要在世界范围内，打造生态？
包云岗：这个生态最终可能是全世界的，但就中国的两个优势而言，可能在国内就能够形成生态基地，然后以它为基础，辐射到比如“一带一路”国家，特别是对发展中国家、第三世界国家，它们对RISC-V的需求会更强烈一些。
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