RISC-V作为Arm及其许可费用的替代产品在全球范围内发展

 
ARM是地球上最成功的微处理器体系结构，其被许可方每年运送数十亿个芯片。但是在过去几年中出现了一种名为RISC-V的竞争对手，这是一种由学者们发起的新型免版税架构。它的支持者正在硅谷中心举行一次盛会，以宣传其发展。
本周，有2,000名工程师和其他专业人士参加了在加利福尼亚州圣何塞举行的RISC-V峰会。 RISC-V的领导者证明了该体系结构-使其成员能够设计与为其设计的软件兼容的处理器和其他芯片-远远超出了其理论基础。
总部位于英国剑桥的Arm公司已经存在了数十年，其设计已广泛应用于从智能手机到服务器的各种应用。迄今为止，它的客户已经出货了超过1500亿个芯片，并且这一步伐还在不断加快，该公司的目标是在未来两年内达到500亿个芯片。但是，一些芯片公司以及像SiFive这样的初创公司希望获得比Arm所能提供的更多的设计自由和更低的许可成本。
RISC-V于2010年在加利福尼亚大学伯克利分校实验室项目中启动，该项目需要一种简单，高效，可扩展且对与他人共享没有限制的指令集架构。因此，Krste Asanovic(SiFive的创始人)，Andrew Waterman，Yunsup Lee和David Patterson创建了RISC-V。他们在2011年制造了第一块芯片。2014年，他们宣布了该芯片并将其提供给社区。
帕特森(前加州大学伯克利分校计算机科学教授，现任Google杰出工程师)在一次采访中表示，最初的动机是对芯片设计进行更多的试验，因为摩尔定律预测芯片上晶体管的数量每两年翻一番，在减速。 Patterson说，如果制造业的进步不再能够提高芯片生产率，那么芯片设计师将不得不加倍努力，并通过能够产生更好芯片性能的智能芯片设计来提供更好的结果。
该学术团体的灵感来自Linux在开源软件方面取得的成就。但是在开源硬件中没有类似的东西。当学者们发现他们无法获得便宜的执照以继续进行研究时，他们决定建立自己的体系结构-适用于整个家族和几代处理器的框架。他们想要做硬件，就像Linux做软件一样。
“这就是软件中发生的事情。有开放和专有版本。有时人们会认为专有软件是一种垄断。” Patterson说。 “我们别无选择。我们不得不使用它。我认为两者兼有是健康的。这也给专有竞争带来了压力。如果没有其他选择，那么这可能会扼杀创新，对生态系统中的人们不利。因此，我认为对客户而言，这更健康，而对于公司而言，竞争可能更健康。”
帕特森是1980年代和1990年代微处理器大战中的传奇人物。他是RISC(精简指令集计算)的共同发明者，并反对CISC(复杂指令集计算)。 ARM，Sun Microsystems和Mips等公司(由Patterson的计算机科学教科书共同作者，前斯坦福大学校长John Hennessey创立)拥护RISC，而英特尔则专注于CISC。在英特尔赢得PC战争的同时，由于Arm在智能手机中的主导地位，RISC仍然是赢家。
现在，帕特森(Patterson)和他的伯克利大学学者正在为解除阿姆(Arm)的地位而战。
势头强劲
在第二届RISC-V峰会上的人群。
“在大学里，我们总是嫉妒您可以获得开放的工业级软件，” Patterson说。 “但是在硬件方面，它是专有的。现在，借助RISC-V，我们可以获得相同的好处。它在教育上有帮助，并且有助于竞争。”
尽管数十年来他们一直在想这个主意，但新贵们终于在2015年将RISC-V基金会作为一个独立的非营利组织成立。它不是开放源代码处理器。这是一个开放的规范，由于它是开放的，因此成员可以为处理器创建自己的开源内核。
Nvidia在2016年宣布将在其图形处理单元(GPU)中使用RISC-V作为控制器。 Nvidia现在正在运送数百万个这样的芯片。也就是说，在这种芯片中，RISC-V可能会作为嵌入式控制处理器来处理较小的任务，而该设备仍将ARM设计用作主处理器。 Western Digital在2017年表示将把其整个产品线转移到RISC-V，并且已经开源了其内核。去年，该小组举行了第一次峰会，而本周第二次峰会正在举行。
阿萨诺维奇在主题演讲中说：“原始规格现已获得批准，现在我们正在第二次峰会上。” “不是因为它快10%。因为这是一种新的商业模式。”
在过去，芯片设计师不得不选择供应商来制造芯片。借助RISC-V，您可以选择它，然后“所有供应商为您的业务竞争”，Asanovic说。 “您可以在未经许可的情况下添加自己的扩展名。”
此外，像英特尔这样的芯片巨头也发现，仅凭制造业的进步很难维持摩尔定律的步伐。帕特森说，这给设计者增加了压力，要求他们创建专用处理器来弥补速度的下降。但是诸如Arm之类的指令集所有者并不愿意允许这种自定义，因为它可能导致碎片化。在RISC-V首次亮相很久之后，Arm才于今年才开始允许自定义。
Semico Research估计，到2025年，将有624亿个RISC-V内核出货。这不仅仅针对微控制器，Asanovic说。每个性能水平都有需求。
他说：“成功是伟大的，这是一个很大的问题。” “ ISA基础已经建立。这基本上正在接管整个行业。”
手臂没有留下深刻的印象。 “手臂不仅代表指令集架构，” Arm发言人告诉VentureBeat。 “ Arm提供了产品路线图，支持广泛的应用程序，并具有成功地使我们的合作伙伴能够满足市场的长期需求的可靠记录。 Arm的共同成功模型与全球最大的开放式工具，服务和软件计算生态系统相结合，使我们的合作伙伴迄今为止已交付了超过1500亿个基于ARM的芯片，并有望在2035年之前达到万亿连接设备的规模。”
10月，我在同一会议中心举行的Arm会议上接受采访时，向Arm首席执行官Simon Segars询问了RISC-V。那时，Segars刚刚宣布了自定义说明，这似乎是对RISC-V提供的灵活性的认可。他说：
我们正在研究的方式是芯片设计以多种方式并行发展。大型芯片公司之间正在进行合并，从而产生了在前沿领域进行投资的大型公司。它们具有构建非常复杂的设备的规模和规模。您有一些想要制造芯片的OEM。您有多家规模较小的公司，他们正在研究如何创建针对特定应用进行了优化的产品，尤其是在这个物联网世界中。对于人们如何根据工作负载扩展ARM处理器的功能，存在各种各样的解决方案。
我们包含的自定义说明是基于市场的反馈。在某些区域，将专用的加速器放在内存映射中或作为协处理器，效果很好。在其他一些应用程序中，进行最终优化可能会产生很大的不同。我们一直在听市场。对于如何增加灵活性并保持我们在整个标准化历史以及我们开发的大型软件生态系统中所享有的利益，我们进行了长时间的努力。这似乎是解决所有这些需求的好方法。真正受市场需求驱动的比什么都重要。
RISC-V基金会的领导人谈到了替代方案，但他们也承认与Arm的竞争并不像看起来那样激烈。 Silicon Labs首席技术官Alessandro Piovaccari在接受VentureBeat采访时说，毕竟，许多芯片可能都具有更小的RISC-V控制处理器和ARM主处理器。
“武装不是我们的榜样，”阿萨诺维奇说。 “我会说这是令人失望的野心。这比替换一家公司要大得多。”
Patterson补充说：“这就像是说我们要追随Intel。我们的高端产品可能会在云中与x86在云中竞争。但是我们并没有试图摧毁任何一家公司。”
RISC-V Foundation首席执行官卡莉斯塔·雷德蒙德(Calista Redmond)在峰会上的开幕演讲中说：“您会看到有多少成员加入了这场革命，这是一场革命。” “我每天要签署两个会员协议。在中国，我们看到数百人加入。欢迎来到革命。现在是设计微处理器的最佳时机。”
雷德蒙德说，该组织目前在RISC-V基金会中有435家公司，其中44家是芯片公司，9家是投入产出公司，32家是大学研究团队，25家是软件公司，31家是服务公司，其余的是来自各个行业。商业工具提供商正在支持该小组。雷德蒙德(Redmond)在接受VentureBeat采访时表示，多年来其他架构并未实现这种增长。
Western Digital的基础董事会成员兼高级技术总监Zvonimir Bandic说，董事会成员预测该小组的成员人数将在2020年增加50%。到2021年，预计将使用RISC-V架构交付10亿个内核。
欧洲和印度也主办了会议。印度的Shakti项目已资助了六个处理器设计项目。 RISC-V已被指定为印度和巴基斯坦的国家建筑。在巴基斯坦，一次聚会吸引了3000人。聚会吸引了2000多人。
在东京举行的活动吸引了360名注册参与者。在北美，出货数百万个内核的公司包括Nvidia，Western Digital和SiFive。该基金会已准备好其合规性框架的第一个版本，并设有有关安全性，安全性和其他事项的工作组。
对中国和贸易壁垒的担忧
阿萨诺维奇说，中国是增长最快的市场之一。他在一次采访中说，在美国因国家安全问题实施贸易禁令后，ARM被迫决定是否与中国华为断绝关系，这引起争议，RISC-V在中国爆发了一系列活动。最终，Arm决定可以继续将其芯片架构许可给华为，因为该技术起源于英国而不是美国。该禁令阻止了美国公司与华为合作。
雷德蒙德说，但是作为RISC-V的基础的开源硬件并没有这样的担忧。帕特森说，英飞凌的首席执行官曾经问他，是否可以因为一个假设的贸易争端而阻止RISC-V技术。由于出现了这样的担忧，RISC-V基金会正将其法律总部迁至瑞士，那里被视为中立国。这有助于消除人们对RISC-V是美国的非营利组织的看法。阿萨诺维奇说，所有对贸易争端的担忧都引起了RISC-V的广泛关注。
合作伙伴意见
Martin Fink展示了Western Digital的最新RISC-V产品。
Western Digital首席执行官顾问Martin Fink说：“当我们看到RISC-V时，我们看到了一个机会，可以完成市场上其他解决方案无法实现的工作。”他说Western Digital的最终目标是摆脱束缚。主内存来自其处理器。他说，西部数据认为处理器不必直接连接到主存储芯片。
Western Digital用RISC-V为内核设计解决方案花了几年时间。该公司一年前启动了Swerv核心，并将其开源。
他说：“在加入Western Digital之前，我还没有听说过RISC-V。” “我对同样的事情感到沮丧。与处理器关联的所有接口均被锁定。在2017年，我们全力以赴。我们目前每年在我们的产品中提供十亿个内核，我们希望所有这些都是RISC-V。”
Microchip架构和规划负责人Ted Speers表示，他在2014年12月的一次会议上首次听说了RISC-V。他成为一名信奉宗教信仰的信徒，并说服了一位同事相信它。他说，五年来，随着摩尔定律的放慢，RISC-V为创新提供了一种架构选择。他还指出，有大量人才通过大学进入RISC-V，并且RISC-V初创公司的风险资本也开始涌入。
Microchip为微控制器创建了一个名为PolarFire的RISC-V芯片。 Speers说RISC-V正在“使硬件再次变得凉爽”，并补充说：“我们都感到很兴奋，因为我们知道我们属于重要的事物。”
三星电子研究副总裁Junho Huh表示，到目前为止，该公司已经在其Exynos和Isocell芯片中设计了RISC-V。迄今为止，以前的Exynos调制解调器芯片已在超过6亿个设备中发货。 Huh说，使用RISC-V是有风险的，但是该公司希望将来在包括AI，安全和安全芯片在内的大量产品中引入RISC-V。当然，只是研究主管这么说。但是随着时间的流逝，这可能会导致大量新芯片的出现。
这种潜力使雷德蒙德微笑。正如她所说：“新芯片是市场增长的动力。”
SiFive拥有市场上最广泛的RISC-V内核系列，并且一直在全球推广它们。 SiFive的首席技术官Yunsup Lee说，他在巴基斯坦的SiFive研讨会上对这个概念感到震惊，在那里，学生打印了沃特曼在RISC-V上撰写的第一篇论文的副本。 SiFive正在进入消费物联网，深度学习，工业物联网和其他市场。
李说：“我们正在改变世界。 RISC-V已经对其进行了更改。硬件对学生来说又很酷。”