RISC-V急需在自主IP與商業(yè)可持續(xù)基礎(chǔ)上尋求破局

RISC-V是硬件領(lǐng)域最近幾年非常火爆的話題，聚焦在它身上的兩個重量級關(guān)鍵詞分別是開源處理器架構(gòu)和免費(fèi)。不過相比于沸沸揚(yáng)揚(yáng)的輿論關(guān)注，在技術(shù)和產(chǎn)品方面更需要考慮的是未來的商用前景。

畢竟開源軟件的影響力和產(chǎn)業(yè)破壞力早就深入人心，看看GitHub的火爆和Linux的廣泛應(yīng)用。但硬件畢竟不是軟件，軟件可以有諸多方式為開發(fā)者實(shí)現(xiàn)盈利，甚至也許開發(fā)者只需要“社區(qū)留名”都足夠支持他們?nèi)橥度腴_發(fā)，但硬件要盈利似乎只有“自古華山一條路”，那就是大量出貨。這點(diǎn)從開源硬件的概念流行了十幾年卻始終缺少爆款應(yīng)用就能感受出軟件和硬件盈利的區(qū)別，不管是Arduino還是樹莓派，都是靠著龐大的銷量才被人廣泛推崇。

盈利是每個開發(fā)者選擇RISC-V作為架構(gòu)設(shè)計處理器的基本出發(fā)點(diǎn)，對RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈的參與企業(yè)來說，首要任務(wù)是把應(yīng)用市場做大以提升出貨量，雖然RISC-V架構(gòu)產(chǎn)品已經(jīng)出貨超百億，但現(xiàn)在從RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)盈利的還是鳳毛麟角。這也是RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈比較尷尬的現(xiàn)狀。究其原因，相比于開源軟件的即用性和短鏈條，開源架構(gòu)并不能直接被芯片設(shè)計者免費(fèi)使用，這并不是否定它的開源架構(gòu)特性，因為從架構(gòu)到芯片中間還需要多個環(huán)節(jié)的商業(yè)化進(jìn)程，才能確保最終芯片可以具有商業(yè)價值。完善RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，讓開源架構(gòu)真正滿足商用芯片的要求，就成為RISC-V架構(gòu)從口碑走向銷量的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。作為全球最活躍的RISC-V市場，中國廠商需要在RISC-V內(nèi)核商業(yè)化進(jìn)程的產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點(diǎn)塑造環(huán)節(jié)處于領(lǐng)先位置。

從處理器架構(gòu)到處理器IP內(nèi)核是第一個商用進(jìn)程節(jié)點(diǎn)，開發(fā)軟件和工具集是第二個商用進(jìn)程節(jié)點(diǎn)。這兩個商用進(jìn)程節(jié)點(diǎn)正是曾經(jīng)MIPS和Arm兩個RISC指令集應(yīng)用最廣泛架構(gòu)IP的成功基礎(chǔ)。雖然是開源架構(gòu)，但未來RISC-V領(lǐng)域同樣需要幾家類似于現(xiàn)在Arm這樣的角色來推動整個RISC-V生態(tài)的穩(wěn)定發(fā)展。畢竟RISC-V生態(tài)的繁榮，對于每一家致力于提供RISC-V架構(gòu)芯片的企業(yè)來說都是利大于弊的局面，而要實(shí)現(xiàn)一個廣泛應(yīng)用的處理器生態(tài)，僅僅靠一個開源架構(gòu)和開源組織是不夠的，一款現(xiàn)階段商用微處理器或處理器涉及的研發(fā)、工具、流片封裝和測試驗證等費(fèi)用就是千萬美元級別起步的投入，這種情況下架構(gòu)到內(nèi)核過程有一點(diǎn)問題可能導(dǎo)致全部投入打水漂。

首先明確一點(diǎn)是，因為開源架構(gòu)只是開源指令集這些東西，成熟的處理器IP核包括的可不止指令集，相比于目前市場上能夠成熟商用的類似Arm內(nèi)核的這樣的成熟商用IP還需要在開源指令集的基礎(chǔ)上通過二次開發(fā)形成一個處理器內(nèi)核的完整方案。這個商用化進(jìn)程需要非常強(qiáng)的設(shè)計能力和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)溝通能力，一個最典型的標(biāo)準(zhǔn)就是你的處理器IP是否可以被客戶直接拿去代工廠生產(chǎn)。套用到Arm的商業(yè)模式，這部分就相當(dāng)于拿到Arm架構(gòu)授權(quán)開發(fā)處理器的那些客戶。用個形象例子來對比，免費(fèi)的RISC-V開源指令集相當(dāng)于一個家具的圖紙，距離家具還有很長的距離。那么現(xiàn)在市面上的Arm核IP就相當(dāng)于待安裝的各個家具模塊，設(shè)計者只需要將家具模塊按一定要求進(jìn)行搭配就可以組建成功，從圖紙到家具拼裝前的模塊同樣需要家具工廠的設(shè)計和生產(chǎn)。針對Arm架構(gòu)現(xiàn)在的開發(fā)情況，除了部分服務(wù)器處理器廠商和蘋果之外，在移動端和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的處理器廠商已經(jīng)不得不選擇公版Arm核基礎(chǔ)上直接開發(fā)了，沒辦法Arm的TCS和Neoverse CSS的性能提升速度似乎遠(yuǎn)超自行開發(fā)架構(gòu)的客戶們。因此，除非是擁有強(qiáng)大的處理器設(shè)計和生產(chǎn)協(xié)調(diào)能力的廠商，大部分RISC-V的用戶必然只能選擇成熟的商用內(nèi)核，因為這種商業(yè)模式才是最容易實(shí)現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)鏈價值最大化的模式，更是能夠簡化RISC-V進(jìn)程的最佳商業(yè)生態(tài)。目前國內(nèi)主要的幾個RISC-V內(nèi)核供應(yīng)商包括玄鐵、賽昉和芯來等，國際上也有不少廠商提供RISC-V商用級內(nèi)核的企業(yè)。在這些企業(yè)研發(fā)過程中，將架構(gòu)內(nèi)核化的廠商看似沒有任何實(shí)際硬件的交付，但他們完成了RISC-V芯片設(shè)計過程的一大半任務(wù)。這意味著開源架構(gòu)并不等于免費(fèi)使用的架構(gòu)，只不過不會有人追溯你的RISC-V內(nèi)核IP供應(yīng)商的版權(quán)問題罷了，比如你從玄鐵這里買到的RISC-V內(nèi)核IP不用再擔(dān)心遇到內(nèi)核相關(guān)的IP糾紛。

很多人可能會看輕這一步的價值，或者因為這個環(huán)節(jié)讓RISC-V不再免費(fèi)而唾棄其讓RISC-V失去了開源架構(gòu)的活力。還是那句話，硬件就是硬件，跟開源軟件是兩個完全不同的概念。如果沒有這些從架構(gòu)到內(nèi)核廠商的努力，那估計RISC-V架構(gòu)將會是極少數(shù)擁有超強(qiáng)設(shè)計能力巨頭們的禁臠。就像Arm架構(gòu)如果沒有成熟的內(nèi)核提供，現(xiàn)在99.9%的Arm核用戶都沒能力將Arm架構(gòu)直接設(shè)計成處理器產(chǎn)品，Arm生態(tài)估計也早就枯萎了。還需要考慮的是處理器安全問題，硬件安全一直是凌駕在軟件安全之上更貼近最終安全的功能，商用芯片在設(shè)計之初不可能忽視內(nèi)核安全問題。內(nèi)核IP廠商提供的商用IP都是解決了最基本的硬件安全問題，這種成熟的商用IP模式是RISC-V內(nèi)核快速普及的最理想選擇。

成熟商用IP內(nèi)核之后要解決的問題是生態(tài)和開發(fā)工具問題，生態(tài)系統(tǒng)的搭建，是當(dāng)下硬件市場最好的推廣方式，同時也是最直接的護(hù)城河。RISC-V內(nèi)核本身的性能可以根據(jù)實(shí)際需要有彈性的開發(fā)，類似于同樣基于Arm的V8架構(gòu)，既可以開發(fā)出M23這樣的低功耗內(nèi)核，也可以開發(fā)出A77這種媲美桌面處理器的大核。因此，對RISC-V來說，最大的優(yōu)勢就是可以實(shí)現(xiàn)從硬件架構(gòu)層面滿足廣泛的應(yīng)用需求，從而構(gòu)建一個從云到端的硬件生態(tài)，進(jìn)而衍生到類似的開發(fā)軟件生態(tài)。只不過，相比于擁有成熟運(yùn)作公司的Arm架構(gòu)，RISC-V雖然有基金會和各種開源組織在貢獻(xiàn)生態(tài)開發(fā)資源，但系統(tǒng)性的各類開發(fā)工具依然是RISC-V現(xiàn)在的短板，這帶來的結(jié)果就是雖然號稱百億出貨量，但實(shí)際上七成RISC-V產(chǎn)品都是面向定制化應(yīng)用開發(fā)即交給系統(tǒng)級廠商的芯片設(shè)計公司（團(tuán)隊）或特定應(yīng)用領(lǐng)域，并不能作為完全通用的產(chǎn)品提供給第三方開發(fā)者，這一點(diǎn)倒是很像開源應(yīng)用的先鋒Linux。

因此，RISC-V在擁有多家成熟的IP內(nèi)核提供商之后就需要各個廠商共同努力去完善整個生態(tài)的開發(fā)工具鏈，這方面反倒是開源架構(gòu)最值得利用的優(yōu)勢。不光借助商業(yè)公司貢獻(xiàn)的軟件和開發(fā)工具，更可以充分發(fā)揮開源社區(qū)和開發(fā)者的積極性和榮譽(yù)感，只是這個過程需要更好地引導(dǎo)和嚴(yán)格的準(zhǔn)入規(guī)則，避免一些開發(fā)工具拖累整個生態(tài)的后腿。商業(yè)可持續(xù)性與優(yōu)秀的生態(tài)系統(tǒng)和開發(fā)工具是相輔相成的，特別是對很多開源開發(fā)者來說，充分的商業(yè)應(yīng)用前景和應(yīng)用未來是他們開發(fā)優(yōu)秀軟件工具的最佳動力源泉，而優(yōu)秀的開發(fā)工具又是RISC-V擴(kuò)大應(yīng)用范圍的最好助力，開源架構(gòu)恰好能夠給所有開發(fā)者了解最基礎(chǔ)硬件邏輯的平等機(jī)會，這也是RISC-V架構(gòu)應(yīng)用前景被廣泛看好最重要的優(yōu)勢。