RISC-V架构将是我国物联网芯片逆袭机会
本帖最后由 皋陶 于 2020-8-26 10:33 编辑中兴通讯事件之后，大家都非常关注中国芯片的发展，而事实上在此之前中国很早就意识到补“芯”的重要性，投入了巨大的人力物力发展芯片产业。
“中国发展芯片产业缺乏专业角度的战略分析，缺少对行业发展趋势的预判。我们付出的努力应该可以达到更大的成果，如果仅仅跟在别人后面做‘人云亦云、人有我有’的东西，就只能受制于人。中国芯片要赶超，需要调整发展思路。眼下有个换道超车的机会，如果抓住这个机会，中国的运算平台芯片翻身就不需要再等10-15年。”致象尔微电子科技有限公司创始人兼CEO方之熙在接受《中国电子报》记者独家采访时表示。
方之熙博士曾任英特尔公司副总裁、首任英特尔中国研究院院长(2010-2014)，在英特尔(美国)任职二十余年，经历了芯片产业如何跨越3个计算平台的过程。对于中国如何发展自主的运算平台芯片，且能在全球芯片领域中占得一席之地的这个机会有独到的见解。
中国发展芯片要在战略上藐视困难 战术上重视困难目前中国在芯片研发上投入并不少，但投资回报率不尽如人意。“中国发展芯片产业的思路，应如同我们面对一切困难时的思路，‘战略上要藐视敌人，战术上重视敌人’。”方之熙说。
在战略上我们要藐视对手。方之熙表示，我们不能在战略上把自己放得太低，只敢做别人做过的东西，不敢尝试新的东西。过去我们投资了许多项目，都是重复别人走过的那几步，没有集中力量把“1、2、3”做到“4、5、6”。从x86、Power、MIPS到ARM，我们几乎试过所有架构的国外芯片，但大部分是将国外系统架构直接拿过来，在一些功能模块上加上了自己的东西。
方之熙表示，贸易摩擦着眼于商业利益的交换，全球产业还是有分工的，我们需要做出能与对方交换或是制衡的产品。举个例子，比如说一个智能设备中所需的10颗芯片中，对手拥有7片，我们拥有3片是对手没有的，彼此就能形成交换。但如果说我们是跟在对手后面做同样10片，对方在技术上就会永远比我们高出一到两个代次，我们总会受制于人，总被人卡脖子。“芯片行业只有老大没有老二，人家做什么，我们就跟在后面做什么是很危险的。” 方之熙说。
俗话说，“伤其十指，不如断其一指”。方之熙表示，我们可以集中力量打造一些有战略意义的技术产品，做下一代的新技术。集成电路产业涉及的领域极广，纵向看，芯片的生产链很长，从晶元材料，仪器设备，Fab生产线，到封装测试;横向看，芯片产品林林总总，从模拟电路，传感器，存储芯片，通讯芯片，专用芯片到运算平台通用芯片。这中间专业细分，每一个产品，每一个技术都有其独特的规律，从上升期、成熟期到下坡期，我们不要投资处于下坡期的技术。如在每个领域，人云亦云，亦步亦趋，投入极大，而收效甚微;我们需要把控芯片行业的发展规律，根据我国的国情国力，找到战略突破口，如能在几个关键领域，执其龙头，取得主导地位，就能事半功倍，而不再受制于人。
方之熙表示，应该说我们也有许多成功的例子，中国在通信标准和通信芯片上的战略与布局是很成功的，也是体现了国家意志的，从3G到5G，每一代通信标准和技术都提前布局，在通信芯片上也有很多成功的公司，这些好的经验都能用在运算平台芯片的研发上。
另一方面在战术上要重视对手。方之熙表示，当我们在资源、装备、人员等都不如对手的时候，要想取得胜利，要在每一个项目、每一个技术的开发上，都要脚踏实地、认认真真、老老实实、一步一个脚印的把每一行代码、每一个步骤都做好。特别是在项目的投资上，在产品方向的确立决策上，更要慎之又慎，不可急于求成，。“中国在芯片布局上，战略上不能畏惧对手，要敢于尝试别人没有做过的东西。战术上要重视对手，特别体现在具体技术和产品的项目投资、引进决定上，要有科学专业的认真分析以及行业发展的趋势预判。”方之熙说。
方之熙表示，象英特尔这样的公司做每一个产品都非常谨慎，会从很多方面做很多论证。特别是运算平台芯片的技术路线、项目的选择要很小心，因为走了一步之后就会越走越远，一步错步步错。从技术上讲，每一个小芯片认真做，经验就慢慢积累起来了。芯片没有那么难做，要有恒心长期坚持做下去，真正实现核心技术的自主性、系统性和完整性。在产品的性能、成本和质量上下功夫，形成在国际产业链中无法轻易替代的价值优势，获得在贸易谈判中有力的交换筹码。
芯片的成功不仅仅是技术问题
方之熙说：“做芯片不仅仅要解决技术问题，更要解决商业上的问题。”事实上，英特尔之所以能够在PC芯片和服务器芯片市场上成功，不仅仅是技术上的，更是生态和商业上的成功。凭心而论，在英特尔做PC芯片、服务器芯片之时，技术都不是市场上最先进的，最后英特尔能够一统江湖，认真分析这其中的原因，能够对我们发展运算平台芯片产业有很重要的借鉴意义。
方之熙表示，在数字芯片产业领域，特别是运算平台芯片产业方面，有两个重要的定律，一个是摩尔定理，另一个是贝尔定理。摩尔定理大家比较熟悉，而贝尔定理相对提及较少。贝尔定律提出，系统架构(CPU+OS)决定了运算平台，运算平台决定了应用软件生态。随着半导体技术的发展和应用市场增长的需求，每隔10～15年运算平台技术会发生一次重大演进，运算芯片的系统架构会随着应用场景及商业模式的变化而发生一次重大变革，伴随着其新的编程平台、网络接口和用户界面，会带来新的用户体验和新的商业机会。
回顾计算机产业发展的历史可以看出这一点。先是计算机主机(IBM)时代：1946年ENIAC计算诞生，1964年IBM宣布了360计算机，独占了这个市场;再是个人电脑(Intel+Microsoft)时代：1981年IBM—PC英特尔8088+微软的DOC推出，1994年第一台配置Pentium处理器的笔记本电脑东芝T4900CT、1995年ThinkPad760cd问世;现在是智能手机(ARM+iOS/Android)时代：2002年Symbian操作系统智能手机诺基亚7650发布，2006年苹果公司发布iOS的iPhone，2008年谷歌推出Android手机操作系统。
方之熙回忆，上世纪80年代从主机进入到PC时，在英特尔推出PC芯片的同时，市场上有十几二十家企业在做CPU，而英特尔的芯片当时在技术上也不是最好的，英特尔之所以能够一统江湖，是因为英特尔和微软联手控制了系统架构，决定了运算平台，运算平台控制了整个软件生态。在CPU设计中，有很多约定，包括核和核之间如何通信、需要几个时钟等，如果没有在英特尔是不知道的，因为它不是系统架构约定的，而是在实现的时候定下来的，而英特尔的微系统架构是不对外公开的，这其中有很多的软件接口、总线与缓存的知识产权。英特尔拥有了大部分IP，其他人很难绕过去，很难躲开。再加上与微软两者的联手的WINTEL一统天下之后，其他的CPU厂商很难打进这个市场去。
另外一个例子是关于服务器芯片。上世纪九十年代，英特尔在PC芯片市场大获全胜，是非常赚钱的公司。然后，英特尔希望进入新的市场领域。在上个世纪末这个世纪初，对于新市场拓展的方向，重点是做服务器芯片还是做手机芯片，英特尔公司进行了长时间的认真讨论，因为人力物力财力所限，在服务器芯片和手机芯片上英特尔公司重点投入也只能二选一。从手机市场来看，英特尔的优势和积累不是通信，而要进军服务器芯片同样是一场硬仗，因为当时市场上有太多的对手，包括IBM、SUN、HP等，这些公司有服务器芯片还有系统软件，而且已在企业市场的应用生态上建立了自己壁垒，英特尔要想进入并不容易。经过高层多轮讨论，最后决定重点投入做服务器芯片，并预测这将是一个会越来越大的市场。
一旦决定投入，英特尔是全力以赴。方之熙表示，做服务器芯片技术难题是一部分，更难的是应用软件生态的建立，对于企业级应用生态的迁移和建立比个人电脑更难，因为企业级客户要将业务迁移非常不容易，要想让SAP、甲骨文等等这些企业级应用的软件迁移到英特尔的平台上，只能是一个一个地做，一个一个地优化。
英特尔在技术研发上和生态建立上投入巨大的资源，据方之熙透露，他在英特尔美国研究院属下的一个工程师因为服务器芯片的研发派驻到甲骨文公司，协助甲骨文将应用移植到英特尔平台，通过调试、优化，改进英特尔的服务器芯片技术，把服务器芯片与应用适配，这项工作做了十年，这个英特尔工程师办公室就设在甲骨文，作为英特尔研究院的人在甲骨文上班，一上就是十年。从这个例子来看，研发芯片和建立生态，真的不是一个简单的事情，也不仅仅是技术的问题。
今天服务器芯片是英特尔公司最盈利的业务支柱，英特尔的X86服务器芯片占据了整个服务器市场绝大部分的市场份额，打败了IBM 的Power、甲骨文的SPAC(原Sun Microsystem)等等这些企业级的老牌巨头，至今这些企业的服务器芯片技术上可能依然部分领先于英特尔的芯片技术，但是服务器的市场和生态已是英特尔的江湖。
RISC-V是中国运算平台芯片成功的机会
在芯片产业的江湖上，并非一成不变，抢占未来制高点，抢占未来商业机会，就有机会换道超车。
每一次应用场景的变迁，都会孕育新的技术平台的变革，也是孕育新的企业巨头的机会。现在又到了贝尔节点将发生作用的时候了，物联网时代的到来，将需要新的系统架构。这次运算平台的技术变局，我们能够抓住机会吗?
在物联网前期的嵌入式系统的产业里，目前采用比较多的是ARM的处理器架构，数据显示在嵌入式领域有75%的系统设计是采用了ARM公司的微处理器架构。ARM是由ARM公司拥有的精简指令集(RISC)处理器架构，由于具有节能的特点，非常适用于移动通信、嵌入式系统设计，所以在移动互联网和嵌入式系统领域成为主流。ARM所采取的商业模式是IP授权，它的架构授权有三种模式：架构层级授权、内核层级授权、使用层级授权，架构层级授权在获得ARM公司授权后可以对ARM架构进行大幅度改造，使用层级授权是只可以用但不可以修改。
在物联网领域另一个后起之秀是RISC-V，它是2010年加州大学伯克利分校的David Peterson(2017年两位图灵奖得主之一)和Krste Asanovic领导开发的开源指令集系统架构，通过将核心指令集以及其CPU设计的IP开源，很大程度上改变运算平台芯片的设计生态。RISC-V由RISC-V基金会管理，包括西部数据、英伟达、谷歌等硅谷巨头都加入RISC-V基金会。因为它是免费开源的，而且可以灵活地进行修改并加入新的功能，所以RISC-V正在吸引越来越多的科技公司采用。根据IPnest的调研，ARM公司在2017年的IP授权收入下滑了6.8%，原因之一是因为RISC-V加入了竞争。
方之熙认为RISC-V是中国发展运算平台芯片产业的新机会，中国如果能够抓住RISC-V，就有机会实现物联网芯片产业的逆袭。方之熙透露，目前在硅谷，越来越多的初创企业采用RISC-V，而且RISC-V非常适合小公司，除了免费，而且修改外围也可以不上传。但这样既有好处也存在问题，因为大家都可以修改而不上传，就容易面临碎片化的问题，就很难形成广泛接受的通用运算平台。如果有一个大公司来接手，它的发展命运就有点像当年的安卓，由于有谷歌的接手和控制，安卓就能维持持续化发展和规范化标准。RISC-V的势头正冉冉升起，如果中国通过大力支持RISC-V，并成为其中开源的最大贡献者，共同搭建一个基于“开源架构”RISC-V的芯片公共服务平台，面向国内外用户提供各种软硬件设计的公共服务。通过免费而高效的服务来控制这个架构，从而使中国从技术的追随者、采用者，演变为主动推动者、建设者，形成以我国主导的“物联网芯片生态系统”，换道超车，在物联网时代获得逆袭。况且根据以往的贝尔定律的经验，一旦新的运算平台生态系统确立后，将会“反噬”上一代运算平台的市场份额。我国如能执此龙头，就能领导物联网运算平台潮流，拥有完全自主的知识产权(包括信息安全机制)，并可推广到其它领域的芯片上去。如此一来，可望形成与X86、ARM三足鼎立的局面，不再受制于人。
据方之熙透露，印度政府在硅谷印度藉高管们的影响下，已经看到了这样的机会，印度政府从2011年开始实施处理器芯片战略计划，这几年印度政府资助的处理器项目都不断向RISC-V靠拢，这有可能让RISC-V成为了印度的事实国家指令集。据悉，这几天，RISC-V基金会主席，加州大学伯克利分校的Krste Asanovic就在印度多地进行交流访问。事实上不仅仅是印度，包括美国DARPA，以色列国家创新局(Israel Innovation Authority)都选择基于RISC-V研制作为全国企业服务的处理平台，越来越多的国家看到了RISC-V的机会，如果这样的机会被印度政府或者任何一个国家或者任何一个大公司抓走，我们再慢一步，未来中国要想赢得这样的机会，要等下一个运算平台的变迁，可能需要再等10到15年。
中国应该如何对待RISC-V?方之熙表示，目前中国有不少公司关注到RISC-V。不过目前中国大部分公司仅仅使用开源的RISC-V代码，而在RISC-V开源社区的贡献依然非常少，也没有太多的话语权。方之熙建议，中国应该从更高的层次上看到RISC-V的战略意义，及早对运算平台进行布局，推行指令集国家标准，是基于开源指令集RISC-V、还是其它已有的成熟的指令集，亦或重新设计一套自己的指令集，来开发我们物联网及其它领域的运算平台芯片，做更多的考量。
我国于2017年进口以ARM为系统架构的物联网芯片约300亿元。据预测，再过几年，物联网芯片全球需求为2000-3000亿人民币，方之熙相信，如我们有自主的系统架构及其上的生态系统，我国的芯片产业不光能满足中国智能制造的需要，还能出口芯片，占有这3000亿元中相当大的份额。
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