RISC-V能否“重构”芯片产业格局

小飞飞

内容精要：大而全，会越来越臃肿，但仍旧有其存在的理由；小而精，新架构新理念高速简洁，也有其生存空间，这就是 RISC-V 的未来。

昨天在芯合汇平台上做了一场直播，花了一个半小时时间，为半导体行业投资机构和创业企业梳理了一下产业链投融资机会。

因为涉及内容比较广，半导体产业链也极为复杂，在这么短的时间内介绍完整也极为不易，会后参与直播的朋友们也提问踊跃，其中有一个问题，是关于半导体 IP 产业链的。

如何评价 RISC-V 给集成电路行业带来的机会？

我当时在介绍 IP 环节的时候，借着芯原微冲击科创板，提了一下，受 RISC-V、人工智能 ASIC、物联网 SoC 等领域的刺激，国内 IP 企业有可能实现弯道超车，借着新技术的红利，分享一些新的产业机会。

确实，RISC-V 这几年一直都是比较火的话题，因为同为开源项目，很多人都把他上升到了芯片设计领域的“Linux”地位，在这两年见到的很多芯片设计商业计划书中，RISC-V 也是一个频频出现的名词。

那么什么是 RISC-V 呢？RISC-V 能给当前的芯片行业带来什么样的新机会？能不能“颠覆”或者“重构”目前的芯片产业格局？这应该是很多投资机构或者行业从业者关心的话题。

我们看一下 RISC-V 的标准定义：RISC-V 是一个免费、开放的指令集架构。

根据这个定义，首先我们看一下指令集架构（ISA，Instruction Set Architecture）。所谓指令，就是 CPU 用来计算和控制计算机系统的指挥和命令，指令集就是指令的一整套指令集合。每一种 CPU 在设计时，就在芯片中固化了一系列与其他硬件电路相配合的指令系统。

因此，指令集是一个比较模糊和虚化的概念，我们的看到的指令集是一个指令列表，几百种 CPU 指令命令，而 CPU 看到的指令集则是一连串的“01010101”电信号，每种电信号代表一种运算命令。而 CPU 的设计当中，就必须固化好各种指令对应的芯片电路模块。

因此，从这个意义上讲，不同的 CPU 指令集，决定了这款 CPU 设计的复杂程度。

什么是 RISC-V 指令集架构呢？

RISC（Reduced Instruction Set Computing），精简指令集，与之对应的是 CISC（Complex Instruction Set Computer），RISC 功能简洁，代表着简洁的 CPU 设计，CISC 功能完备，代表着复杂的 CPU 设计。RISC 的简洁代表着效率，CISC 的功能完备代表着臃肿。

这就是 RISC 和 CISC 的本质区别。

当年学的微机原理早就还给了老师，凭借模糊的印象，打个我个人理解的浅显比方来说，CPU 的指令，就如同盖房子的砖，如果都是小块的标准砖头，也能盖起各种不同的房子，这就是 RISC；如果除了标准砖头，还设计了很多的砖瓦结构件，适用于拐角、吊梁等，这就是 CISC。

不同的模式，都能盖起房子，但是效率却大不一样，RISC 的标准砖头，小平房可以盖，摩天大楼也可以盖，底层的原材料很简单，都是标准化的砖头；CISC 的各种复杂的结构件，对于盖一种房子的时候效率确实高，吊起结构件随便一拼装就 ok，但是如果要盖的房子种类多了，就需要定义更多更复杂的结构件，结构件的管理就会越来越复杂，而且在建设某种常见建筑的时候，大部分特殊的结构架是闲置不用的，大大影响了施工效率。

基于 CISC 模式下的 CPU 设计，在各种新需求下，堆叠的功能越来越复杂，芯片设计难度也越来越高，效率低下，因此就出现了 RISC 精简指令集的概念。

而 RISC-V 是第五代基于 RISC 的 CPU 指令集架构，源自加州大学伯克利分校，2015 年的时候 RISC-V 指令集架构开源，进入了商业化运营，受到了产业界的追捧。

关于 RISC-V 在国内的消息，较为引人关注的是 2019 年 7 月，阿里“平头哥”推出的“玄铁 910”，属于嵌入式 CPU，正是基于 RISC-V 指令集架构，主要应用场景将会集中在 5G、AI 人工智能、自动驾驶以及网络通信方面。

当然了，对于一款新型芯片的推出，特别是 CPU 核心芯片，光有芯片是不够的，更要有产业的支持，形成生态。

生态问题，也是 RISC-V 同其他 RISC，以及 CSIC 在市场竞争中的焦点所在。这个焦点，也是回答 RISC-V 究竟面临什么样的机会，能够颠覆或者重构芯片设计行业的终极答案。

就如同 Linux，就算功能很完善了，迄今为止也没有颠覆 Windows 的一统 PC 的局面。RISC-V 也是一样的。

开源，硬件领域的开源，是 RISC-V 的一个大胆尝试，也是优势所在，借助开源的力量，将从 CPU 设计、软件开发和支持、外围接口电路，片上系统设计等各个方面促进 RISC-V 在产业界的推广使用。除了前面提到的“平头哥”，西部数据、英伟达、华米等也都在将 RISC-V 用在自己的芯片中。

生态正在逐步形成，但任重道远。毕竟面对的竞争对手不但包括独霸天下的 X86（CSIC），还有其他 RISC 强悍厂商（ARM），他们就如同操作系统领域中的微软，已经凭借 Windows，建立了稳固的城池。如果没有划时代的产业变革，很难攻城拔寨，只能慢慢渗透。

所以，目前的 RISC-V 风生水起的，还主要在一些非主流的 CPU 应用中，比如平头哥的“玄铁 910”，属于嵌入式 CPU；比如一些低成本、超低功耗应用设计等等。

正如芯原微在招股说明书中说的那样，RISC-V、MIPS 和 PowerPC 相继开放其指令集架构，由于三种指令集各有自己的特色和典型应用领域，三者既有一定的竞争，也可相互依存。这种前所未有的指令集开源模式，给芯片设计者带来了广泛的自由和选择的机会，除了降低芯片的设计门槛，并从一定程度上降低芯片的设计成本之外，会给半导体工业带来前所未有的发展活力，促进半导体设计领域的重大创新和发展。

大而全有其存在的理由，小而精也有其生存空间，这就是 RISC-V 的未来。