基于risc-v不适合研发高性能cpu：性能惊人 RISC-V新品发布 真能PK掉Intel
基于risc-v不适合研发高性能cpu：性能惊人 RISC-V新品发布 真能PK掉Intel2015年，RISC-V开创者Krste Asanovic、Yunsup Lee和Andrew Waterman创建了SiFive，作为全球首家基于RISC-V定制化的半导体企业，公司三分之一的员工为RISC-V研发团队的成员，可谓是原汁原味继承RISC-V“血统”的公司。2010年，加州大学伯克利分校的一研究团队启动新项目，需选择一种处理器指令集，在分析了ARM、MIPS、X86等指令集后，发现它们不仅设计复杂，而且存在知识产权问题。于是该研究团队用了3个月的时间，设计出一套全新的指令集，命名为RISC-V，并将指令集彻底开放，使用BSD License开源协议。“三分天下有其一”，谈及RISC-V在未来全球芯片架构格局中的地位，中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所研究员倪光南曾表示，“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(X86)、ARM
国产RISC-V性能再获突破！
8月23日14时，2022年赛昉科技新产品发布会重磅开启，倪光南院士亲临致辞，港华燃气、比派科技、中电港、统信软件、Canonical Sillicon Alliances公司、开放原子开源基金会、麒麟软件等公司的高层纷纷到场致辞。
发布会上赛昉科技创始人、首席执行官徐滔发布了全球首款高性能、低成本且集成3D GPU的量产RISC-V单板计算机——VisionFive 2。VisionFive 2搭载JH7110多媒体处理器，拥有极强的计算能力和图形处理能力；配有完整的音视频接口：DVP、MIPI、HDMI、音频立体声接口；两个网络接口；40-pin全功能GPIO，可兼容各种主流开发板的通用外设模组；同时提供PCIE、USB、SDIO外设的扩展接口。与目前已有RISC-V开发板相比，VisionFive 2性能最高，功能最全。
徐滔还全面揭秘了赛昉科技新一代多媒体处理器——JH7110。作为一款高性能、低功耗、多功能的基于RISC-V的应用处理器芯片，JH7110采用成熟的台积电28nm工艺，搭载64位高性能四核RISC-V CPU，工作频率1.5GHz，2MB的二级缓存。值得一提的是，JH7110集成3DGPU、H.264/H.265视频编解码IP及ISP IP，是一款功能强大的多媒体处理平台。
“三分天下有其一”，谈及RISC-V在未来全球芯片架构格局中的地位，中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所研究员倪光南曾表示，“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(X86)、ARM、RISC-V三分天下的格局。”
目前芯片市场上的大部分市场份额被X86和ARM架构占据，而就在近日，RISC-V在市场上的表现十分亮眼，出货量达到了100亿片，提供RISC-V内核的SiFive公司高管Jack Kang日前表示，“最近几年，中国对RISC-V的兴趣越来越大，这刺激了该架构的普及，到2025年，将有超过600亿个RISC-V内核集成到物理IC中。”这个量级将对X86和ARM架构的市场造成巨大的冲击。
SiFive引发开源芯片设计革命在RISC-V出现之前，在CPU架构领域一直是X86、ARM的天下，二者分别诞生于上世纪70、80年代，其中x86指令集由美国的英特尔公司在1978年推出，ARM则由英国的ARM公司于1985年推出，发展至今，ARM已占据精简指令集（RISC）的90%市场份额，X86则占据复杂指令集（CISC）的90%市场份额。
2010年，加州大学伯克利分校的一研究团队启动新项目，需选择一种处理器指令集，在分析了ARM、MIPS、X86等指令集后，发现它们不仅设计复杂，而且存在知识产权问题。于是该研究团队用了3个月的时间，设计出一套全新的指令集，命名为RISC-V，并将指令集彻底开放，使用BSD License开源协议。
2015年，RISC-V开创者Krste Asanovic、Yunsup Lee和Andrew Waterman创建了SiFive，作为全球首家基于RISC-V定制化的半导体企业，公司三分之一的员工为RISC-V研发团队的成员，可谓是原汁原味继承RISC-V“血统”的公司。
随着RISC-V在全球的知名度越来越高，其也被中国市场所关注。标志性事件是2018年GAS大会后一天在上海举办的一场RISC-V技术研讨会，当天会场座无虚席，气氛热烈。随后，中国大地参与或新成立的聚焦RISC-V的公司如雨后春笋般涌现而出，典型的如中国RISC-V软硬件生态领导者赛昉科技。
2021年，英特尔考虑用20亿美元（约合人民币128亿元）将当时市值约5亿美元的SiFive收入囊中，但此交易没能达成。溢价4倍收购，不难看出英特尔对RISC-V的发展或将影响自身市场的隐忧。而不接受并购，更显示出SiFive对RISC-V未来前景的看好。
RISC-V与X86、ARM并驾齐驱RISC-V从诞生之日起，就受到广泛的关注。目前，RISC-V架构内核的出货量已经达到100亿个。相比之下，ARM架构是经过了17年反复更迭，到2008年才走到这个里程碑，RISC-V仅用了12年就实现了，发展速度令人惊叹。
倪光南院士也曾断言，中国要打破X86和ARM的垄断局面，RISC-V架构是实现自主可控的一大机遇。
为什么是RISC-V？
根据官方给出的定义，RISC-V是一个基于“精简指令集（RISC）”原则的开源指令集架构。其中，RISC全写为Reduced Instruction Set Computer ，即精简指令集计算机，V是罗马数字“5”，RISC-V即代表该指令集是RISC系列指令集的第五代产品。
指令集，是存储在处理器（芯片）内部指导它如何进行运算的一系列规范语言。它是软件和硬件之间的接口，向下定义任何软件程序员需要了解的硬件信息，向上指导应用系统的运转，可以说指令集架构决定了一个处理器的“灵魂”，也就决定了处理器的流派。
目前CPU指令集，形成了势均力敌的两大阵营，以X86为代表的复杂指令集（CISC）和以ARM、RISC-V、MIPS为代表的精简指令集（RISC）。
图片来自于工银投行研究中心
从定义中，我们也可以看出RISC-V的核心特点及优势包括：
第一，完全开源。RISC-V是开源指令集架构（ISA），与大多数指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。显然，这让RISC-V的使用并不会受到单一公司的绑定，也一度被认为是我国实现芯片自主的希望。
第二，架构简单。RISC-V的规范文档仅有145页，而“特权架构文档”的篇幅也仅为91页，基本的RISC-V指令数目仅有40多条，加上其他的模块化扩展指令总共几十条指令。这意味着使用RISC-V进行软硬件研发的工程师们能更容易上手，更快进行开发验证，可以缩短芯片和软件的研发周期、降低成本。
第三，模块化设计。RISC-V采用模块化设计将其不同部分组织在一起，从而使得通过统一架构满足各种不同的应用成为可能。但ARM却难以做到的模块化兼容，其架构中应用操作系统、实时和嵌入式三个领域，彼此之间并不兼容。
第四，易于移植。RISC-V提供了特权指令和用户指令，可以很方便地将Linux和Unix移植到RISC-V平台。
第五，具有完整的工具链。RISC-V社区提供了完整的工具链，并且RISC-V基金会会持续维护，避免工具链开发的繁重工作。
与专利壁垒森严的X86架构、ARM架构相比，RISC-V采用开源、免费的商业模式，大大降低了芯片开发的门槛，打破了长期以来芯片产业被垄断的格局。
图片来自于Scale Partners&光锥智能 行业报告
RISC-V在物联网市场快速突围前面提到，在CPU指令集架构领域，目前已经形成了较为稳定的市场格局——在互联网时代，X86主宰了服务器和PC市场；在移动互联网时代，ARM则统治了手机市场。作为后起之秀，全新的RISC-V指令集很难在短期内挑战现有竞争格局，而全新的物联网市场为RISC-V的发展提供了难得的破局点。
根据IDC最新预测数据，2021年全球物联网(企业级)支出规模达6902.6亿美元，并有望在2026年达到1.1万亿美元，五年(2022-2026)复合增长率(CAGR)10.7%。其中，中国企业级市场规模将在2026年达到2940亿美元，复合增长率(CAGR)13.2%。全球占比约为25.7%，继续保持全球最大物联网市场体量。
从技术特点层面看，相较于现有架构的通用性要求，物联网更强调灵活性和多样性，这与RISC-V开源、可模块化、可扩展的特性高度契合，RISC-V能够凭借其特性使得物联网行业发挥出灵活、低功耗的特点进而降低成本。
Counterpoint预测，到2025年，IoT仍将以28%的份额成为RISC-V占比最大的市场。一旦RISC-V能够成为AIoT时代的主流架构，其发展空间不可想象。
选择RISC-V CPU IP作为立足点芯片设计中的IP核通常指应用在系统芯片中且具有特定功能的可复用的电路模块，具有标准性和可复用性。而CPU IP及与之密切相关的指令集架构(ISA)是整个集成电路产业上游最重要的核心部件，也是最为关键的底层技术。
目前全球半导体IP行业的市场主要仍被国外巨头占据，基础IP技术环节，特别是在以CPU IP为代表的关键核心IP，一直是半导体产业发展的致命软肋之一。美国当地时间8月9日上午，美国总统拜登在白宫正式签署了《芯片与科学法案2022》（CHIPS and Science Act of 2022），其中最受关注的是对芯片行业投入527亿美元补贴，试图提升美国的芯片技术研发和制造能力。同时，该法案还试图逼迫芯片企业选边站队，限制企业在中国的投资发展。美国芯片法案通过后，我国半导体国产化的重要性、紧迫性进一步凸显。
而RISC-V开放架构这一全新的、且全球公开标准化的指令集架构的诞生，是一次难得的历史机遇，与国外的发展相比，我国落后的还不算太远，基本处于同一窗口发展期，还没有形成绝对劣势。CPU IP一直占据整个IP市场50%以上，是最重要的一种基石性IP，应用非常广泛，因此可以选择RISC-V CPU IP作为发展的立足点。
国内企业纷纷加入RISC-V阵营2014年，芯启科技开始涉足了RISC-V领域，并在接下来的几年中，陆续推出了SAR-T6系列、SAR-D9系列和TNA-300系列产品。
2018年4月，晶心科技推出了第一代基于RISC-V架构的AndeStar V5，成为了第一个采用 RISC-V的主流CPU IP公司。
2018年9月，华米公司发布了号称全球智能穿戴领域第一颗基于RISC-V的人工智能芯片——黄山1号。
2018年9月，飞利信（300287）以RISV-V指令集为核心的自主可控MCU芯片研发完成基础测试工作。
2018年11月，睿思芯科发布了一款基于64位RISC-V指令集的AI芯片——Pygmy。据悉，Pygmy可应用于各种物联网终端AI inference场景。
2019年7月，平头哥正式发布玄铁910(XuanTie910)，称玄铁910目前业界性能最强的一款RISC-V处理器。
2019年，兆易创新（603986）发布了GD32VF103系列RISC-V，采用了全新的基于开源指令集架构RISC-V的Bumblebee处理器内核，由兆易创新与中国RISC-V处理器内核IP和解决方案商芯来科技联合开发。
晶心科技又于2020年1月推出了AndesCore™ 27系列处理器核心，该系列成为RISC-V指令集架构中领先支持向量扩展架构(RISC-V V-extension)的处理器。
2020年，赛昉科技先后发布了全球性能最高的全自研RISC-V处理器内核—昉∙天枢、全球首款基于RISC-V的多媒体处理器—昉∙惊鸿7100；2021年，赛昉科技发布了全球首款基于RISC-V的单板计算机—昉∙星光。今天，赛昉科技又发布了新一代多媒体RISC-V处理器昉∙惊鸿7110和全面升级的RISC-V单板计算机昉∙星光2。
图片来自于北拓资本
不难看出，RISC-V构架的开源、免费、模块化、可扩展等特点，让其近几年获得了惊人的成长，国内企业纷纷加入了RISC-V阵营。在众多企业的强力支持下，以灵活开放著称的RISC-V也能够加速升级进化，进而激发半导体产业的创新变革。
从中低功耗到高性能计算每一种芯片，想要取得商业上的规模化成绩，都离不开生态系统的支撑。比如X86的强大，就源自英特尔多年培养的服务器芯片生态系统。而指令集向上承接软件，向下规范硬件，作为“中间商”的它自然更需要两端的生态力量。
目前RISC-V在嵌入式应用场景下发展势头不错，在消费电子设备、工业嵌入式、可穿戴设备和无线连接等方面都打开了应用市场。但是相比ARM和X86，RISC-V在高性能计算领域的发展仍不充分，从现实情况考虑，RISC-V进入高性能计算领域是一个必然的选择。
在此背景下，一批国内外企业瞄准高性能RISC-V处理器，把RISC-V从嵌入式场景拓展到工业控制、自动驾驶、人工智能、通信、数据中心等场景。例如，SiFive发布了Performance系列高性能应用处理器；Ventana开发了面向数据中心的多核 RISC-V小芯片；赛昉科技发布了全球性能最高的全自研RISC-V处理器内核—昉∙天枢。同时，RISC-V国际基金会已成立数据中心工作组（Datacenter SIG）和高性能计算特别兴趣小组（HPC SIG）。其中，数据中心工作组主要由谷歌、Ventana等组成，高性能计算特别兴趣小组则由141名成员组成，专注于促进高性能RISC-V处理器生态的发展。
在香山论芯第一期论坛上，中国科学院计算技术研究所副所长、研究员包云刚表示，“RISC-V不仅是应对AIoT，其在高端的数据中心领域也是有发展潜力的。”同时，他也提到，目前除了SiFive和赛昉科技，有一批初创企业都在专注于将RISC-V带入到数据中心等高性能计算场景下。
显然，RISC-V作为一种全新的开放指令集架构，拥有蓬勃的生态吸引力，是未来非常有潜力的主流指令集架构之一。俄乌冲突爆发后，欧美不断加码对俄制裁，X86处理器阵营的英特尔和ARM宣布对俄断供。俄罗斯已经公开表态，将加入RISC-V架构，并投入大量资金扶持基于该架构的芯片处理器发展。大国际环境下，RISC-V的春天似乎即将到来。
但我们也必须承认，在RISC-V对市场上已有的处理器核心构成严重威胁之前，它还有很长的路要走。随着RISC-V架构和软件的成熟，其重心也从嵌入式场景一点点走向高性能计算，未来或将站在更高的技术舞台和ARM架构、X86架构竞争。
