为什么RISC-V将超越ARM？

[miumiu]

作者：Morris.Zhang
链接：https://www.zhihu.com/question/450092365/answer/1799057546
来源：知乎

近几年间在中/美走访过一些RISC-V基金会和创业项目。从厂商的视角推测，假想差不多10年左右的技术迭代期限，RISC-V技术代际不会挑战Intel，但有可能会挑战ARM M-core，应不会挑战到A-core。

商业模式上： IP授权才是效益池。以RISC-V的血统，形成稳定传承的公版家族和发展公版生态十分重要的，这是避免IP碎片化和避免芯片产品无法赚钱的关键因素，也是流片成本摊薄并形成普遍经济效益的重要因素。

RISC-V在这方面的短板是显而易见的：低成本自由授权+厂商随意定义指令的模式使得公版延续无法得到保护，软件和编译器生态所依仗的长期兼容性同样不稳固，碎片化不可避免，MIPS在个别方面亦有前车之鉴。

与之相对比，RISC家族里的产品化实力和经济效益都很好的当然是ARM，质优+量足+门槛低+大规模流片应用的信誉，收敛了大量公版IP授权案例，比如Qcom虽然自己做CPU，也逐渐转向ARM公版，多快好省；而其严格管控的Architectural-license更是通过ARM design services驱动大厂投入ARM设计，进一步验证和发扬了ARM指令架构和IPs的信誉，同时经历大量workloads的洗礼验证；此外，ARM又十分重视拥抱商业EDA生态以及Fab合作，输出了大量设计工具和IP。

而反观RISC-V，当下全球有一个百亿级晶体管密度的商用案例么？- 技术生态上： 如今RISC-V的声音不小，当然，RISC-V能够大幅简化电路，但对复杂应用拆解要么增加操作数牺牲性能，要么增加指令集又把系统复杂化，比如其SIMD指令就没有真正堪用的，唯一可用的Hwacha向量指令集(开源)本质上还是协处理器，连乱序执行流水线都整合不进去，更不用说做编译器层优化了；而进一步讲，所谓的复杂指令集实际是在电路层给这些操作建立shortcuts，需要经年累月的设计积累和workload验证，都是有晶圆面积代价的。

这种情形下，就会限制芯片用途的想象力了，DSA的碎片化和软件生态会成为掣肘，而做通用芯片尤其是CPU的短期市场侵彻可能性是微小的。以及，提一句EDA库，稍大型的商用设计都需要大调RTL，毕竟RISC-V的应用实例少，参考工具不多，很多不能拿来直接用，需要适配经典IP以及开发出新的IP族，这也需要漫长演进以及牺牲晶圆面积代价，最终究竟是在通用领域或是专精领域沉淀出成果还未可知，但至少要形成自己的公版授权生态和装机量，才不至于IP碎片化而带来的窄赛道和低经济效益。

此处不妨回顾一下历史：ARM有今天成绩，DEC功不可没，老DEC真是有不少财宝的，INTC凭借那次收购StrongARM的IP资源、设计经验积累以及door keeper级别的人才才稳步攻入服务器市场的，而ARM的真正商用也受益于DEC遗产；想象一下，RISC起源的时期有诸多大鲸：IBM Power, SPARC, ALPHA …最终仅有ARM一骑绝尘，倘若没有DEC，ARM也会遇到今天RISC-V的满地碎片局面。

未来几年，RISC-V会有一些消费侧IoT的小实例，但由于IP碎片化而不容易赚钱，很难挑战ARM-M，不会挑战到A，更不会挑战x86版图。而另一个掣肘是，目前可见开发RISC-V芯片项目有三种方式，一是购买商用IP，二是参考开源代码，三是理想化的从零自研（总不会从第1个管子开始画起）。

而若从美国的RISC-V商用IP厂商购买IP，则会受EAR管制，比如不能出售IP及提供服务给华为；若采用开源代码或自行开发，目前看不受管制，但需要避免被标准组织终止会员资格，以及美国社区仍可能做出限制。

引用一句戴伟民先生的讲话：Intel X86和ARM的IP授权虽然给中国带来了繁荣，但却是不自主和不可控的。而架构授权虽然不自主，但是可控且可以繁荣的。基于M-Core、MIPS Alpha的CPU则是自主、可控但不繁荣的。希望中国的CPU可借助RISC-V做到自主、可控、繁荣，并且持续性创新。