在2023年，看RISC-V的下一阶段的生长轨迹和方向

在看RISC-V的未来生长之前，先来回顾下RISC-V的过去十年。RISC-V作为一种开放标准指令集架构（ISA），于2010年在伯克利大学启动，随后在2011年首次流片。在2015年基金会成立，初始成员36名。

RISC-V基金会的目标是“建立一个基于RISC-V ISA的软件和硬件创新者的开放协作社区”。作为一家非营利性公司，RISC-V基金会由其成员管理，共同寻求推动RISC-V ISA的采用。

而后几年内，凭借着模块化、精简的指令数目和全面开源的优势，RISC-V在碎片化和IoT应用上验证了自己的闪光点，基于RISC-V的嵌入式MCU和处理器得到了广泛的应用。

而在近两年，RISC-V架构的CPU开始迈向高性能。2GHz及以上的主频的SoC不断出现，操作系统（RTOS 和 Linux）、开发工具、仿真/仿真以及嵌入式开发人员的其他关键组件对 RISC-V 的支持也不断增加。高性能计算的玩家们，也开始了RISC-V架构的CPU在服务器应用、车载应用、边缘计算的AP等，也开始逐渐探索。今年RISE的出现，也进一步标志着RISC-V的发展迈入了软硬件协同的新阶段。

而接下来的5年、10年，RISC-V的生长轨迹和方向会是什么样的？在第三届RSIC-V中国峰会上，我们采访到了9家具有代表性的RISC-V领军企业，并试图从他们的回答中描绘出未来RISC-V的成长。

RISC-V的渗透：随风潜入夜，润物细无声

在去年12月，RISC-V国际基金会表示RISC-V处理器在IoT的应用规模超100亿颗，而在今年7月份，RISC–V指令集架构主要发明人KrsteAsanović教授则大胆预测，到2025年RISC-V内核数出货量将增至800亿颗。

很多人可能对800亿出货前景心存疑惑，是否能够达到如此大的出货量？但其实从现在RISC-V的发展来看，这个预测非常有依据。据奕斯伟计算高级副总裁、首席技术官何宁分享，RISC-V的800亿出货量将主要还会在IoT领域，但随着内核的成熟和性价比的提交，客户在第一代产品中选用了之后，自然而然也会在第二代、第三代产品中采用。800亿颗是指的内核的出货量，一个芯片里面可能有好多颗内核都已经换成RISC-V了。这也就是内核采用数会呈现出指数级增长的原因。

其实在当前，很多复杂系统中，RISC-V已经占有一席之地，但对于公众而言感知度较低。“比如像有些大公司在特别强生态的场景里面，除了那颗主控芯片还是Arm之外，其它各种微控制器或处理器基本上全部换成RISC-V了，无法估计到底有多少都已经发生了变化。”何宁分享到。

可能大家并没有意识到，今天用的很多终端产品中，例如某些智能电视、手机，或者其他IoT设备中，已经有了RISC-V的内核存在；包括在使用的一些云服务中，其实背后也有RISC-V的身影。平头哥半导体生态副总裁杨静表示，RISC-V已广泛落地各种应用场景，有一种“随风潜入夜，润物细无声”的感觉。

左至右：算能科技产品总监陆吉年；平头哥半导体生态副总裁杨静；奕斯伟计算高级副总裁、首席技术官何宁；沁恒微电子技术总监、瑞斯科研究院院长杨勇；芯来科技市场战略副总裁李珏

也许消费者对于RISC-V当前在IoT领域的渗透的感知并不强，但站在沁恒的角度，已经明显感知到了MCU客户的需求变化。“早先做RISC-V芯片的时候，其实沁恒也有Arm内核的芯片，包括现在也是并行出货的。明显感觉到，前两年来找我们直接要ARM核的MCU，最近天平慢慢在转化。”沁恒微电子技术总监、瑞斯科研究院院长杨勇分享到。

而RISC-V的好处在于，可以进行指令集的拓展，进行更高程度的定制来满足客户的需求。杨勇表示，有的客户需要高速接口实现更快的传输速度，那么沁恒在青稞RISC-V处理器的中断处理中增加硬件压栈和免表中断，减少中断响应延迟，进而实现对USB3.0类应用更高的传输效率。而有些客户对于无线连接功耗更为敏感，那么沁恒在青稞处理器中增加WFE唤醒指令。有些客户对于代码密度有着更高的要求，而RISC-V标准的压缩指令扩展中，仅支持字操作的压缩指令，但是在嵌入式领域中字节和半字操作均比较常见，为此青稞处理器增加了半字和字节操作压缩指令，从而提高代码密度。有的客户需要一些定制化的调试方式，或者更少的接口，更高的效率，沁恒就提出单线调试接口的设计。“青稞RISC-V核，USB/蓝牙/以太网等接口的IP我们都已经研发完成，客户有什么需要，我们通过横向整合就可以推出符合市场或客户需求的产品，这也是RISC-V具备高灵活性的亮点之一。”杨勇总结到。

那么在IoT领域，乃至是未来的高性能计算领域，能够推动产业化落地的关键因素是什么？何宁总结了三大体会：

一是内核能力要强。如果某个公司是垂直整合的产品，从内核做出来到产业化落地，在同一个公司里面这个周期是非常短的。因为路径很短，所以产品端直接提出一些要求，内核团队可以马上做调整，去适配需求，这种适配能给产品带来很强的竞争力。“自己建设内核研发能力，并把它迅速转化成产品的竞争力，这个路径短的话，其实特别有利于产品落地。产品落地反过来就会带动RISC-V的架构落地。”

二是产品本身要在行业内有影响力。一个行业的头部产品的落地和带来的示范效应，一定是强于一些已经杀成一片红海的产品的。行业里面的首发产品具有一定的示范效应，反过来能够带动RISC-V架构落地。

三是生态的规模化推广，应用的产品数量一定要多。奕斯伟计算的原则是：凡是能采用RISC-V架构的都采用。这样每年很多颗同时产业化落地，采用RISC-V架构的比例越来越高，这种规模化效应就会非常强。

Semidynamics创始人兼CEO Roger Espasa表示，预测未来的RISC-V的需求量将会很大，因为包括IoT、PC和数据中心等不同领域中，对于架构的需求会是很大的而且多元化的。“我们可以看到RISC-V是从底部开始做起的，到了中端、高端，包括服务器，当然需要一定的时间。最终会进入到HPC，也会进入到GPU，以至于全覆盖。”Roger Espasa分享到。

RISC-V的进阶：进入车载和服务器领域

那么从IoT渗透之后，进入全场景的RISC-V，会在哪些应用方向上发力？杨静表示，将来从边缘侧的算力迭代，到工业界智能化的升级，甚至到车载系统、数据中心等对特别算力要求更高的场景，都会有RISC-V能够发挥潜能的地方。

而何宁的感触颇深，他表示在过去，RISC-V架构确实以物联网的应用为主。但是往前走，尤其最近两年时间里，在一些中强生态的场景里面，RISC-V的应用已经开始起来了。例如AI计算、车载、多媒体计算领域（如TV和机顶盒），还有一些对于算力有要求，但是又不太涉及生态软件的，比如DPU等，都是非常好的落地场景。

赛昉科技董事长兼CEO徐滔也持相同的观点，他表示，RISC-V的诞生就是为了全方位的计算平台，这两年RISC-V走向高端的趋势是非常明显的。

而在眼下，汽车和服务器是大家都关注的RISC-V迈向高性能计算的两个重要应用场景，可以看到的是，在当前消费低迷的市场环境中，这两大应用方向也仍保持了较好的增长势头。

左至右：Semidynamics创始人兼CEO Roger Espasa；Andes晶心科技董事长暨执行长林志明；赛昉科技董事长兼CEO徐滔；SiFive产品营销高级经理林宗民

“车载芯片是RISC-V新的爆发点”

首先在汽车应用上，RISC-V在当下有着很好的切入点。汽车正在经历电子电器架构的变革，对于计算有了更多新的需求，而且对于这些新的需求而言，Arm和X86并没有占据很强的生态地位；RISC-V又具有从指令集开始定制的优势，更适合车厂来针对当下功能特色进行垂直整合。

芯来科技市场战略副总裁李珏表示，以前做车载芯片用到CPU普遍采用Arm、Arc或私有架构，国内目前在车载芯片领域还没有统一的CPU架构事实标准，RISC-V开放架构出现以后，如果能出现基于RISC-V开放架构的车规级IP，其实能很大地拓宽应用领域的范畴。目前在车端还没有统一的操作系统，或统一的AUTOSAR架构。目前软件和工具链在车辆上还是碎片化的，包括地图在内的APP也不是通用的，就像以前山寨机时代一样，一款APP要适配各家车型系统。如果业界都从底层的指令集上选择RISC-V开放架构开始支持上层应用，那么软件厂商，操作系统厂商，就可以以一个标准来支持多家的内核、CPU芯片和SoC芯片，这样上层开发软件就可以利用RISC-V的标准化来实现统一。

“RISC-V出现以后，很多车载的工具链厂商和软件厂商可以基于RISC-V标准，而不是基于某一家的哪个核做移植，这样就不会绑定到单独的一家IP提供商、芯片厂商，而是以后用于任何一家的RISC-V架构的芯片都能适配，这样的话就能加速应用软件生态在车载上RISC-V移植工作。”李珏分享了RISC-V在车载上发展的另一大好处，那就是不会产生让汽车应用像手机应用一样，产生绑定某一特定架构拥有者的垄断局面。

芯来从2年前开始布局车规RISC-V CPU IP，并在近期拿到了车规认证。客户如果选择了芯来的车规的IP产品，那么在整个芯片、系统的车规认证里，CPU的部分就不用再进行功能安全等级验证，可以直接当成一个黑盒使用，客户只需要证明CPU的外围、工具链以及最后的软件是符合车规级要求的即可。此举可以帮助国内公司加快进行车规级芯片研发和验证流程，缩短上市时间。

“数据中心的机会更明显”

而相比车载芯片领域，在数据中心/云服务器的应用上，RISC-V的优势和切入点何在？可以从生态壁垒和行业现状两方面一起来看。

RISC-V指令集的优势在于其模块化的特点，扩展指令的定义可以与软框架和软件指令是要匹配去进行适配，实现更紧密的软硬协同一体设计，发挥通用框架适配时候带来新的能力上的提升。而这种能力的提升，显然是对于服务器应用而言最为关键的。

首先在生态上，何宁认为在RISCV在数据中心上相比PC更易落地。这是因为数据中心的应用数量并不像手机、PC上那么多，因此很难要求应用开发者们反向来适配架构做移植。但在数据中心方向上，是有这种可能的。尤其是私有云在中国越来越普遍的情况下，对软件的所有权、数量等各个方面，可控度要比开放的软件强很多。在服务器领域，会有如案件厂商主动拥抱RISC-V，进行移植和适配，从而跟随RISC-V进入更大更广阔的市场。所以在数据中心应用中推广RISC-V的软件的移植和适配，反而更容易比PC、平板更快落地。

算能也看好数据中心应用，并且已经找准了一个切入点。算能产品总监陆吉年表示，GPGPU价格昂贵，而且经过了30年的技术迭代和发展之后，现在仍然是很贵。而通过RISC-V+TPU集成在一起的方案，可以实现对于GPGPU的替代。而且当下算能SG2042已经支持Vector1.0，能够更高效地实现TPU和RISC-V处理器之间的数据搬运。针对未来的产品计划，陆吉年表示还将是采用64核的架构设计，重点解决Vector1.0的生态依赖问题。

RISC-V生态之路：从指令集特色出发，带来商业模式突破

不论是走向手机、PC，还是车载和服务器领域，高性能计算的算力提升，也意味着更多的应用软件的承载。对于RISC-V软件生态之路而言，任重道长。

杨静表示，RISC-V现在已经进入到一个高性能发展的阶段，主要指的是主频在2GHz以上的高性能，很多应用都可以用RISC- V实现了。她进一步表示，除了看到RISC-V在CPU性能上的提高之外，还需关注两个方向：一是在高性能之上有多少软件配套？杨静解释，从应用落到硬件有一个非常漫长的过程，需要产业链所有伙伴一起合作，才能补齐软件能力，真正帮助RISC-V承接住丰富的应用需求，实现落地；二是任何一个新的架构都要找准自己生长的点，找到一个“杀手级应用”共同爆发。她举例，ARM当年爆发与智能手机市场的蓬勃是一致的，如今，AIGC的兴起，恰好有机会把“AI原生”的RISC-V架构带出圈。“如果今天能够完全释放RISC-V高灵活性和可拓展的能力，那么RISC-V就一定能打入AI领域。”杨静说。

RISC-V的弹性，其实给予了商业模式更大的灵活度，允许企业可以实现真正的从芯片到应用的垂直整合。SiFive产品营销高级经理林宗民表示，很多中高阶的应用中，过往有一些软硬件绑定的状况，但从去年12月加州的RISC-V峰会上其实已经出现了一个彻底改变的契机。SiFive认为RISC-V能够带来一个重大的商业模式的变化，那就是“垂直半导体”。也就是说最终应用/产品商可以通过RISC-V来拥有自己的芯片、定义自己的芯片功能、将产品/应用上的特色整合在芯片端，从而让产品在终端给消费者更好的体验。“刚好RISC-V有不同的IP供应商，软硬件的解决方案，终端厂商可以找到跟自己最适配的合作厂商，不会被某一家芯片/IP供应商所绑定，这是最大的差异。”林宗民分享到，“这也决定了芯片上面大家不用照着原本运作的方式，因为这个浪潮的方式有点改变了。大家可以照着更灵活、更适合现在市场上需要的方法，把自己的方案实现出来。”

而晶心科技（Andes）正是利用了RISC-V指令集的可拓展性，为客户提供的标准IP产品上添加了“客户自定义指令集”的功能，提供了一种全硬件和全软件之间的均衡。Andes晶心科技董事长暨执行长林志明表示，过去数十年，在电子产业很早就有加速器，很多加速器是用全硬件来做成的，也有一些加速器是全软件做成的。它们的优缺点就是：全硬件效率比较高，效能比较好，但是成本最高。全软件的做法可能几乎没有什么成本，但是它的成效可能是最差的。RISC-V给予工程师加指令的本质其实就是一个协同处理器的概念，也就是一个加速器的概念。而且这种自定义指令集，还有一个好处那就是可以避免被抄袭和逆向，即使是芯片被盗卖也不存在自定义指令集被窃取的风险。

而当RISC-V的芯片迈向高性能，要追求性能和功耗的平衡，必然要采用大小核的设计。赛昉科技就在此次峰会上，率先推出了首个RISC-V大小核IP子系统方案，包含赛昉科技Dubhe系列CPU IP和StarLink互连总线IP。徐滔表示，RISC-V大小核的设计方案体现了RISC-V本身在CPU和SoC设计上的进步，RISC-V如果想在客户端上和ARM竞争，一定或多或少会涉及到大小核设计的理念和方式。

但RISC-V具有一个Arm所不具备的优势，那就是灵活的可拓展性。Arm为各种应用做了大量的优化，整个指令集达到了1600多条。而RISC-V一开始只有50条基本指令，然后根据不同的应用方向来进行性拓展。“RISC-V往前走，一定会走到像ARM一样；从指令数量来讲，会达到ARM一样数量的指令集，这个是一定会达到的，甚至会超过。但是它不一样的地方在于，它是模块化的，是有扩展的。扩展可以一个一个往外扩，不同的扩展对应不同的应用，包括高性能。客户在用的时候，不需要把所有的扩展都用起来，客户可以选择与自己应用相对应的比较有利的扩展，甚至可以有一些私有的扩展。”徐滔分享到。

结语

其实综合多家之言，不难看出RISC-V的优势以及其未来成为主流的必然原因。一方面，弹性、模块化的可拓展指令集特色，使其芯片能够实现更紧密的软硬件耦合，比如AI领域算子和架构的紧密耦合，从而实现更快加速和针对特定领域的更高能效。另一方面，这种开放的指令集架构让整个生态的开放程度进一步下探，任何一家企业或任何一个应用都不会单独绑定在某一家IP/芯片供应商上：对于新的增量应用而言，可以走的更快；对于存量应用而言，提供了第二选择的更好解决方案。

迈向高性能，找准应用发力点，快速构建完备的生态是当下RISC-V发展的关键。杨静表示，“生态发展非一日之功，也不是一家企业能够完成，它需要所有人持续的深入合作。我们相信，将来在这个生态真正建立起来的时候，每一个生态环节里面的伙伴都会从里面受益。”