ARM太贵，80多家科技巨头悄然站队开源芯片架构RISC-V

皋陶

“ARM实在太贵了。”信息安全芯片公司Dover Microsystems联合创始人Jothy Rosenberg说。你可能对这位创业者不熟悉，没关系，众多你天天听说的公司也和他有同感。

据The Information报道，ARM的昂贵价格把Google、高通、三星等80多家科技公司推到了同一条战线上。它们正在合作开发新的开源芯片设计，为自动驾驶等新兴技术的芯片开发提供一种成本更低的方式。

△ RISC-V原型

这个开源芯片设计名为RISC-V，其开发由一个非营利性基金会主导。

消息人士称，特斯拉近期已加入RISC-V基金会，并考虑在新款芯片中使用免费的RISC-V设计。西部数据和英伟达已宣布，计划在部分产品中引入这种新的芯片设计。

ARM究竟有多贵呢？根据Quora上一份不太新鲜的回答，从几十万美元到几百上千万美元不等。法国芯片创业公司Greenwave最近接受The Information采访时说，他们如果使用ARM架构，要花掉1500万美元的授权费。

文章开头提到的Jothy就说，仅仅从成本来看，这就会导致创业公司转向RISC-V。

革命性的芯片设计

顾名思义，RISC-V是RISC的第五个版本。

△ John L. Hennessy和David A. Patterson

RISC，即“精简指令集计算机”，正是今年两位新晋图灵奖得主对行业的重大贡献，由加州大学伯克利分校于1980年发布。芯片指令集帮助计算机软件与底层硬件设备通信，是计算机的基本组成部分。

近年来，最主要的芯片指令集设计是x86，英特尔和AMD广泛使用、在PC市场占主导地位。

ARM的芯片设计则是基于早期RISC架构。ARM将这种设计授权给多家芯片厂商，而此类芯片几乎被用于所有智能手机。

RISC-V不仅与ARM形成了竞争，对于x86来说，也是一种替代选择，最终可能会给英特尔和AMD造成威胁。但在PC和服务器市场，既有芯片架构的地位非常牢固，因此在短期内RISC-V还无法掀起太大波澜。

和统治着服务器操作系统的Linux一样，RISC-V也是一种开源技术，不属于某家特定公司，如果它继续快速发展，可能会成为首个广泛使用的开源指令集设计。

许多研究RISC-V的人将这个圈子的能量比作上世纪90年代的Linux开源运动。当时，科技行业的许多人士都对开源操作系统能否成功持怀疑态度。然而最终，Linux成为了服务器领域占主导地位的操作系统，并且成为了Android系统的基础。

开源的硬件非营利性组织lowRISC正在开发基于RISC-V的芯片设计。该组织联合创始人及总监Alex Bradbury表示：“许多其他技术都已经开源，但指令集是缺失的一环。这有些奇怪，因为指令集是硬件和软件之间的最基本接口。”

对企业来说，开源技术的使用成本较低，因为不会有哪家公司跳出来收专利费。RISC-V可以为芯片行业创业公司打开一扇大门。以往，这些公司负担不起ARM昂贵的授权费用，也没有能力从头开始开发自己的芯片架构。

然而ARM的Ronco认为，由于硬件和软件之间存在根本性的区别，因此将RISC-V与Linux进行类比并不是非常合适。他说：“软件存在漏洞。如果你找到漏洞，那么就可以进行更新。但对于硬件，你没法这么做。你无法对硬件漏洞去打补丁。想要开发芯片，质量的门槛会更高。”

定制化带来的好处

企业喜欢RISC-V还有个原因，即RISC-V支持芯片设计公司在核心架构之上添加额外功能。这使得它们可以根据自己的目标来定制芯片。相比之下，ARM指令集不支持这样的修改。

成千上万开发者正在开发RISC-V开源标准的各个部分，包括添加与人工智能和信息安全相关的新功能。

RISC-V基金会执行董事Rick O’Connor认为：“如果我们以适当的方式去推进，那么RISC-V将成为未来50年真正的计算平台。”

早期使用者

首批依赖RISC-V设计的公司之一是存储设备厂商西部数据。去年11月，该公司宣布，未来几年多款产品将转向RISC-V芯片。目前，西部数据使用授权自ARM等公司的芯片设计。

西部数据首席执行官Martin Fink表示，该公司对RISC-V感兴趣，是因为希望将更复杂、订制化的处理器引入其存储设备。

RISC-V设计也在逐渐进入设备的底层芯片。例如英伟达表示，将在配合GPU使用的底层微控制器中使用RISC-V设计。此前，英伟达使用定制开发的微控制器芯片Falcon。

另一方面，许多公司正开始开发更复杂的RISC-V处理器。

lowRISC联合创始人Robert Mullins说：“最初的讨论是将RISC-V用在物联网设备的微型处理器核心，但情况正发生变化。过去12个月，许多人都在关注，将RISC-V应用至主要的应用处理器。许多业内人士都在认真讨论此事。”

芯片创业的兴起

与此同时，新兴创业公司正在涌现。

量子位昨天报道的AI芯片新玩家，体系架构宗师、新晋图灵奖得主Patterson的弟子谭章熹创立的OURS，就在基于RISC-V架构开发物联网处理器和神经网络加速系统级芯片。

SiFive也是这一领域的新秀，这家公司由加州大学伯克利分校教授Krste Asanovic与他的两名研究生共同创立。Asanovic是RISC-V最初的开发者之一。SiFive正在为小型设备和服务器计算机开发RISC-V芯片。SiFive也在尝试将芯片设计授权给他人，模仿ARM的商业模式。

根据PitchBook的数据，到目前为止SiFive已完成4800万美元融资，投资方包括Sutter Hill Ventures和Spark Capital等。

还有一家此类创业公司是来自法国Grenoble的Greenwave Technologies。该公司正使用RISC-V架构为低功耗设备开发人工智能芯片。尽管只完成了380万美元的融资，但该公司已经推出了测试芯片。

Greenwave商业开发副总裁Martin Croome表示：“如果我们使用ARM架构，那么需要获得架构授权，花掉1500万美元。如果是这样，那么我们的投资方就是在支持ARM，而不是我们的创新。”

ARM架构授权支持芯片厂商修改芯片，但同时必须遵守ARM设置的许多条件。这是为了确保ARM处理器兼容广泛的应用。

ARM的Ronco表示，1500万美元这个数字是不准确的。“这显然是无稽之谈。我们提供广泛的产品。”

另一家全面拥抱RISC-V的创业公司是Esperanto Technologies。与伯克利教授Dave Patterson一起，该公司的创始人Ditzel是1980年时最初RISC架构学术论文的共同作者。Esperanto试图开发强大而节能的芯片，瞄准人工智能应用。该公司希望这样的芯片能集成4000个RISC-V处理器，展开并行计算。

Esperanto最初的想法是设计订制的指令集，但最终决定使用RISC-V。Ditzel表示，这是因为RISC-V已经足够优秀。这样做意味着Esperanto不必组建庞大的软件团队，开发工具去支持订制的芯片。编译器和调试器等底层工具的开发将由基金会的成员们来完成。

Ditzel表示：“通过RISC-V基金会，感觉就像是有1000个人正在为我们工作。”

Esperanto到目前为止已融资超过3000万美元，投资方包括西部数据等等。

行业的巨变

在RISC-V发展的同时，半导体行业正在经历一场巨变。设计成本的增加和激烈的竞争正推动芯片设计公司的整合。例如博通近期曾试图收购高通，但遭到了美国政府的直接反对。

同时，此前指导市场发展的摩尔定律已不再适用。RISC-V基金会的O’Connor表示：“轻松的工作已经做完了。”

与此同时，芯片制造技术的发展相对较慢，科技行业将重心更多地转向了专业化芯片。在人工智能和物联网等领域，定制化变得尤为重要。和其他应用领域相比，人工智能需要更强大的计算能力，而物联网设备则对芯片功耗有着严格要求。RISC-V的支持者认为，这种架构带来了更好的灵活性，而ARM并不支持这样的专业订制。

RISC的联合发明人Patterson从伯克利退休之后，正兼职在谷歌人工智能团队工作。他表示：“这些都是激动人心的时刻。计算机架构的黄金时代是在80年代。但我也看到，我们正回到当年。我们需要看到指令集的创新。”

ARM的危机

RISC-V的成功，也就意味着软银旗下ARM受到严重影响。ARM正试图将智能手机领域的主导地位拓展至其他市场。

尽管ARM在手机芯片市场的地位看起来很稳固，但了解RISC-V相关工作的人士认为，在新兴技术领域，ARM的业务发展前景并不确定。

不过，ARM并不同意这种看法。

ARM嵌入式和汽车业务副总裁兼总经理John Ronco表示：“开源指令集的概念并不新鲜。对ARM来说，竞争已经司空见惯。这不是ARM与RISC-V之间的零和游戏。我们正在多个领域扩大市场份额。”

他同时指出：“正如我们的预期，在与客户的交流中，RISC-V出现的频率越来越高。我并不认为已有任何产品开始量产。但在某些场景下，我认为RISC-V的存在是合理的。”他特别提到了学术和科研领域。

RISC-V带来的威胁令外界开始质疑软银收购ARM的交易。

软银于2016年以320亿美元的价格收购了ARM，这个价格较ARM当时的市值有32%的溢价。事后，甚至软银的一名董事也对这笔交易提出批评。

软银的想法是，ARM可以定位于把握科技发展的下个浪潮：人工智能，以及消费者日常生活中越来越多的计算设备，即物联网。然而，RISC-V给这个战略带来了威胁。尽管ARM渴望成为物联网领域的领先者，但越来越多物联网工程师青睐RISC-V。后者提供了比ARM更好的灵活性，可以用于开发订制的处理器。

软银没有就RISC-V的崛起做出回应。

在移动设备市场，ARM的地位相当稳固。该公司的芯片设计被广泛用于Android和iOS平台。ARM的收入主要来自于智能手机芯片合作伙伴，例如苹果、高通和三星。苹果和谷歌可能会认为，不值得花时间将所有移动端软件都移植到RISC-V芯片上。

芯片行业资深创业者Dave Ditzel表示：“对ARM来说短期影响不大，但该公司的整个商业模式将受到威胁。RISC-V还需要很多年时间，才能像ARM一样成熟。但如果我是ARM，那么就不会对现在的情况心满意足。”他的创业公司Esperanto Technologies正在开发一款RISC-V芯片。

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