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9大芯片巨頭的RISC-V陰謀:大哥卡對手脖子,二哥要另立門戶
作者 | 雷峰網2022-01-28

芯片從業者眼中,RISC-V無疑是繼 x86 和 ARM 之后,第三大 CPU 指令集陣營。

投奔 RISC-V 對有些芯片巨頭而言,無異于蘋果和微軟拋夫棄子,投入安卓懷抱。也猶如諾基亞,早早離開自己的“養子塞班”和“繼父Windows”,選擇其他操作系統。

小公司才談對錯,大公司只考慮利益。

過去幾十年里,芯片巨頭們依仗 x86 和 ARM 賺得盆滿缽滿,過程中自然形成了能左右企業決策的強勢部門和合作伙伴。

在原有利益鏈的捆綁下,企業難革自己命,更無法對多年的戰略伙伴背信棄義。新模式的推進,無論是內部阻力亦或是外部壓力,都無比巨大。

因此在 RISC-V 發展的這十年來,即便無數專家驗證了 RISC-V 的先進性,但這些巨頭們在內外部利弊和高昂的替換成本面前,或跟風觀望、或猶豫不決、或單刀直入、或淺嘗輒止……

但有一點無比確定,新陣營稱王之時,便是先帝權衡好原有利益沖突、從容布兵 RISC-V 之際,也可能是舊勢力被新秀連根拔起的時刻。

先帝和新秀,誰最有可能成為新一輪革命的引領者?在利用 RISC-V 省錢和賺錢的路上,他們會遇到哪些阻礙?

半導體

開源 RISC-V,需要引領者

業內有一共識:開源 RISC-V 帶來了新的商業模式。

傳統上,一家企業想要在自家產品中集成芯片,需要先選擇供貨商,供貨商與指令集架構、軟件生態深度綁定,因此一旦做出選擇便難以更改。

倘若切換到使用 RISC-V,開源的 RISC-V 不存在深度綁定的情況,因此會有成百上千家供應商任企業挑選,且能靈活切換其他供貨商。

"從供應鏈安全的角度來看,RISC-V 開啟了完全不一樣的模式。可以預測,購買芯片的大客戶將逐步轉向 RISC-V。"中國科學院軟件研究所 PLCT 實驗室項目總監吳偉在和雷峰網交流時說道。

不過,當開源被視為 RISC-V 最大優勢時,也逐漸成為 RISC-V 發展高性能 CPU 的阻礙。

RISC-V 國內積極推廣者郭雄飛向雷峰網表示,想要做出基于 RISC-V 的高性能處理器,必須依靠大公司來推動。

"只有大公司才能不計成本,承擔多年業務虧損的情況下持續研發 RISC-V 高性能CPU。"

這意味著,RISC-V 的引領者,將會誕生在有著多年移動端 CPU、桌面端 CPU 或服務器 CPU 設計經驗的大公司中。

但問題在于,無法獨享 RISC-V,又有誰愿意不計成本地為 RISC-V 產業貢獻力量呢?

架構主導者切入,打壓競爭對手的工具

x86 絕對控制者英特爾的 Plan B

對于其他架構主導者而言,RISC-V 是打壓競爭對手的工具,也是保證供應鏈安全的提前布局。

1978 年,英特爾創造了 x86 指令集,并對該架構體系的演進擁有絕對的控制權,長期占據著一半以上的PC處理器市場和95%以上的服務器CPU市場。

在 x86漫長的成長歷程中,平均每個月增加大約 3 條指令,從最初只包含漢堡和奶昔的小餐,到包含薯條、冰淇淋、牛排、紅酒等食物種類愈發豐富的大餐,用餐者可以找到過去吃過的任何東西,但每次用餐所支付的套餐費用愈加昂貴。

x86 在維護向后兼容性的過程中不斷擴展,給芯片開發商帶來不少麻煩,同樣也讓英特爾在 PC 和服務器領域面對來自 Arm 的威脅,不得不制定 Plan B。

2018 年 5 月,英特爾參與 RISC-V 處理器 IP 廠商 SiFive 的 C 輪融資;

2021 年 6 月,英特爾擬以 20 億美元收購 RISC-V 的消息傳出(最終未坐實)。

一位擁有 20 余年半導體工作經驗的業者在一次與雷峰網的交流中,用箱包比喻三種指令集架構,即 x86 好比 LV、愛馬仕等奢侈品牌名包,ARM 類比輕奢包,RISC-V類比平價替代包。

"英特爾作為奢侈品牌,與其同輕奢品牌爭奪市場,不如自己做包包工廠,賣幾百塊的平替包,既能賺錢,對自家品牌損害又小。"

所謂的包包工廠,是指 2021 年 3 月,英特爾新任 CEO Pat Gelsinger 宣布英特爾 IDM2.0 的戰略轉型,即改變以往的 IDM 模式,開放一部分晶圓代工廠為其他芯片設計公司制造芯片,一來充分利用英特爾閑置的工廠資源,二來緩解全球缺芯壓力。

但與此同時,英特爾又不得不同客戶一起卷入一場"權力的游戲"——與同類型高端芯片爭奪產能時是否會優先為自家供貨?昂貴的IP價格是否會勸退一部分客戶?

擁有優先選擇權的英特爾,也面臨從一開始就失去一部分客戶的風險,入局 RISC-V 成為英特爾升級 IDM2.0 的有效途徑。

"英特爾想做代工生意,代工 SoC 最賺錢,SoC 中 CPU 又最賺錢。"這位業者解釋道。

臺積電最新財報也從側面印證了這一觀點,臺積電官方數據顯示,2021 財年第四季度,臺積電 5nm 和 7nm 制程晶圓占據營收的 50%,智能手機占總收入的 44%,智能手機中需要用到如此先進制程芯片的,CPU 首當其沖。

雖然英特爾收購 SiFive 的消息只是虛晃一槍,但一業內人士向雷峰網透露,實際上SiFive 公司的原英特爾成員已全部被 Pat 召回,Pat 入局 RISC-V 的決心很大。

蘋果、高通以備不時之需

與英特爾主導 x86 指令集架構不同,Arm 公司本身雖然主導著 Arm 架構升級,但其不參與最終的芯片設計和售賣,只做 IP 核生意。

雖然半導體行業公認"賣IP不賺錢",但這一誕生于體系日益龐大的半導體產業鏈中的新型商業模式,一方面保持著 Arm 的獨立性,推動 Arm 營收穩定增長,另一方面也給了其他芯片設計公司公平競爭的機會。

1997 年,Arm9 問世并進入智能手機處理器,發展到今天,蘋果和高通幾乎成為 ARM 架構主導者,基于 ARM 自研芯片,前者從移動端駛向 PC 端且自產自銷,后者自研手機芯片售賣給全球各地的終端廠商,幾乎覆蓋每一家手機品牌。

蘋果雖然從不對外售賣自研的芯片,但一直引領著 ARM 架構向前發展,M1 芯片的成功也首次向業界證明了基于 ARM 指令集架構設計 PC 處理器的可行性。

有獨立的 Arm 做靠山,即便是沒有屬于自己的指令集架構,蘋果和高通也無需多慮。

但情況在 2020 年 9 月甚至更早之前開始改變。

2020 年 9 月,英偉達宣布擬以 400 億美元收購 Arm,并承諾將繼續把 Arm 作為一家獨立的子公司運行,采用"客戶中立"和"開放許可"的模式。

Arm 聯合創始人赫爾曼·豪澤評價該筆交易,稱這對劍橋、英國和歐洲來說是一場絕對的災難,英偉達將摧毀 Arm 的商業模式,對 500 多家公司帶來不良影響。

"獨立性是 Arm 安身立命的關鍵,但從軟銀要收購Arm這個消息出現的那一刻,Arm 的獨立性就已經消失了。"在郭雄飛看來,Arm獨立性的丟失來得更早。

再看看高通和蘋果對 RISC-V 的態度。

和英特爾一樣,高通也是 SiFive 的重要投資方。此外,高通前 CEO Paul Jacobs和前 CTO Matt Grob于 2021 年 1 月共同加入一家 5G 初創公司,并推出了業界首個基于RISC-V架構完全開發且可編程的 5G 平臺。

2021 年 9 月,蘋果也被曝出正在招聘 RISC-V 工程師,業界猜測,蘋果可能正在尋找Arm 開源架構的替代品。

"對于蘋果而言,從戰略上看,想要擺脫 Arm 帶來的風險,在未來五年甚至更長的時間里,沒有比RISC-V 更好的選擇,其他指令集已經落后了,RISC-V是蘋果最好的選擇。"郭雄飛說道。

不少業內人士在同雷峰網交流中均表示,目前還不能確定蘋果將基于 RISC-V 做何種研究,但可以肯定的是,蘋果一定會在RISC-V方面做出突破性成績之后,某一天突然對外宣布自己的成果,就像 M1 那樣。

有觀點認為,蘋果是在自己封閉的生態中發展開源的 RISC-V,即便是基于 RISC-V研發出了移動端或 PC 端處理器,也不會對 RISC-V 產業的發展有太大的促進作用。

"這是大家對蘋果的誤解,蘋果雖然生態不開放,但是蘋果在開源軟件領域活躍度非常高,同時也對開源軟件貢獻度有一定的要求。"吳偉說道。

吳偉同時表示,如果蘋果能夠在 RISC-V 做出成績,資本市場將受到巨大鼓舞,進而推動 RISC-V 產業的發展。

新入局者主動出擊,增強差異化競爭力

阿里平頭哥的長期主義和眼下難題

在入局 RISC-V 的大公司中,阿里平頭哥算是最特別的一家,是國內互聯網大廠中率先在芯片領域投入的公司,也是全球云廠商中唯一將 RISC-V 技術成果對外公布的公司。

有強烈互聯網基因的阿里,即便是在"造芯"這件事上也高調營銷,在 RISC-V 領域的進展全都公開在列。

2018 年,阿里巴巴全資收購中天微,并將其與達摩院自研芯片業務進行整合,成立獨立芯片公司平頭哥。

短短一年時間,平頭哥發布了第一個基于 RISC-V 的處理器 IP 核玄鐵 910。

2021 年 1 月,平頭哥芯片社區上傳一段演示視頻,讓首個 RISC-V 版安卓 10 系統順暢運行。

2021 年 10 月,平頭哥又開源四款玄鐵處理器 E902、E906、C906和C910。

平頭哥基于開源的玄鐵 RISC-V 系列已經擁有150多家客戶、超500個授權數,其出貨量達到 25 億顆,是應用規模最大的國產 CPU IP。

對平頭哥來說,處理器開源意味著將損失 IP 核授權帶來的收入,但另一方面,開發者們能夠在開源的基礎上做軟硬件適配,推動RISC-V生態的發展,進而推動阿里云端一體的生態繁榮。

"目前阿里云的營收能夠占據整個阿里營收的三分之一,在云服務器方面,阿里將AWS 視為競爭對手,使用 RISC-V 既能降低成本,又能擺脫對 ARM 的依賴,因此平頭哥的終極目標可能是做出基于 RISC-V 的服務器 CPU。"一位業內人士告訴雷峰網。

"阿里的決心很大,RISC-V 峰會上,阿里也是金牌贊助商。"這位業內人士補充到。

另一業內人士則認為,阿里服務器用量很大,換成 ARM 服務器能實現巨大的成本節省,同時與英特爾有更大的議價空間,而 RISC-V 只是生態建設的一步,本身無法帶來巨大的經濟效益。

"基于 RISC-V 生態讓云計算、存儲、傳輸與阿里云無縫銜接,最終給云端導流。本質上還是互聯網流量思維。"

阿里入局 RISC-V 的決心不小,甚至甘愿放棄眼前利益,堅持長期主義。

不過也有人認為,堅持長期主義的阿里也面臨 RISC-V 公司都面臨的問題。

"RISC-V 市場看起來很熱鬧,但其實大多數公司都在宣傳上都有一些透支,高估值,低營收。"某 RISC-V 從業者對此感嘆道。

對阿里而言更是如此。"雖然阿里在 RISC-V 上確實有實力,但阿里在營銷上也很夸張他們移植安卓的時候收獲一波關注,我們真正在RISC-V業內深耕的人都不認為這是一件難度很大的事情。"一位國內某 RISC-V IP 公司銷售總監說道。

平頭哥讓首個 RISC-V 版安卓 10 系統順暢運行,是為了證明其硬件成熟度和系統能力。但作為一個演示視頻,該系統只能在有限的環境中順暢運行,一旦環境改變,將不再流暢運行。

其 RISC-V 業務與 Arm 服務器業務在營收方面的差距,也影響著阿里內部的態度。

一業內人士向雷峰網透露,因為營收低,阿里平頭哥的 RISC-V 團隊在內部被視為雞肋,處于邊緣地帶,不少團隊成員因不受重視而離開,在產業界尋找機會。

"其實從這次平頭哥的發布會就能感受到,7nm Arm服務器的報道滿天飛,開源了四款 RISC-V 處理器又怎么樣呢?"

"半導體市場其實沒有那么多情懷,所有的邏輯都是'如何省錢,如何賺錢',賺短期的錢和賺長期的錢。誰賺錢多,誰的聲音就大,例如阿里平頭哥內部,Arm服務器團隊聲音大, 做 RISC-V 的團隊不賺錢,基本沒聲音,此次開源了幾塊開發板,就是為了賺長期的錢。"一位業內人士感嘆道。

英偉達、谷歌進入 CPU 的機會,三星想有自己的指令集

在自研 CPU 這件事上,英偉達和谷歌是行業新兵。

2021 年 10 月,谷歌官宣了首款自研的 Tensor 芯片植入其 Pixel 6 和 6 Pro 手機中,為了增強其安全性,內置了一顆谷歌自研的獨立安全芯片,改用內部設計的 RISC-V 處理器。

2021 年 4 月,GPU 巨頭英偉達對外宣布進軍 CPU,并公布其首款數據中心處理器 Grace,該 CPU 基于 Arm 架構,預計于 2023 年初上市。

作為 RISC-V 基金會戰略會員,英偉達在 2019 年 VLSI 電路研討會上,發布了一篇采用 RISC-V 指令集開發一款多芯片模塊式的可擴展神經網絡加速器論文,后又有招募 RISC-V 工程師消息曝出,表現出對 RISC-V 的關注。

三星也在大張旗鼓地擁抱 RISC-V。

2017 年,三星開始基于 RISC-V 做 RF 射頻通訊芯片的測試與驗證,第二年推出兩款基于 RISC-V 架構的RF 射頻芯片, 2019 年交付生產。

據公開資料,三星半導體實驗室最初決定采用 RISC-V 處理器作新一代運算架構時,也遭到內部強烈反對,質疑 RISC-V 開源特性,糾錯不易,軟件生態發展也不夠成熟。

最終在三星半導體實驗室副總裁許俊昊的堅持下,三星做出了首個基于 RISC-V 的 5G 基帶芯片系統,讓三星對 RISC-V 的態度也更加樂觀堅定。

"為了撐起未來 50 年運營成長,企業要有屬于自己指令集 CPU 的研發實力。"許俊昊在一次媒體活動上表達三星入局 RISC-V 的目的。

2021 年 4 月,SiFive 宣布和三星 Foundry 擴大合作伙伴關系,以加速 AI SoC 的開發。

郭雄飛認為,對于大公司來說,應該有動力去創造更具差異化和競爭力的產品,選擇 RISC-V 是一條路。

不過,就目前而言,無論是一邊計劃收購 Arm 一邊入局 RISC-V 的英偉達,還是自研 SoC 的谷歌,還是希望擁有自己的指令集的三星,高性能 CPU 都不是其主要營收業務,是業務拓展,但并不關乎生死存亡。

而在 RISC-V 生態尚未完全成熟的情況下,這些大公司要進一步推進 RISC-V 必定要投入更多的財力和物力,因此目前對 RISC-V 的探索傾向于淺嘗輒止。

被制裁者渴望"逆風翻盤",華為、中興卻沒有成績?

比架構主導者和新入局者更應該對 RISC-V 感到興奮的,是曾經被制裁過的大公司。

在 RISC-V 基金會中,有三種不同等級的會員,并以繳納會費的多少從高到低排序。

高級會員里的理事會級別每年需要繳納 25 萬美元會費,高級技術指導委員會級別每年需繳納 10 萬美元會費;戰略會員根據其法人實體雇傭規模承擔年度會員費,最高需要繳納 3.5 萬美元會費;普通會員主要是大學和非營利組織,不需要繳納年費,企業不能加入這一級別。

在 RISC-V 基金會高級會員的列表上,華為、中興赫然在列,只不過這兩家曾受中美關系影響"流過血"的公司,似乎在 RISC-V 領域的動作十分低調。

華為鮮有幾次對外公布自己在 RISC-V 領域的成績,去年 12 月,華為推出一款基于RISC-V的電視CPU芯片。

"雖然華為受過制裁,但在入局 RISC-V 這件事上,華為沒有國內一些互聯網公司想得清楚。"一業內人士說道。

雷峰網了解到,2018 年,何庭波曾與 David Patterson 有過短暫的會面,何庭波向 David 表達了是否要將研發主力投入 RISC-V 中的猶豫,David 告訴何庭波:"英特爾做安騰處理器投了100億美元,如果你想成為這樣的公司,就必須要有這樣的投入,如果你不投,競爭對手就會投。"

不過也有業內人士認為,華為是堅定的 RISC-V 支持者,只不過比較低調。

"事實上在 RISC-V 基金會各個技術工作組聯席名單上,不少華為員工都擔任了技術工作組的主席或聯席主席,華為在英國、新加坡、俄羅斯都有團隊在做 RISC-V 相關的技術工作,芯片、軟件、標準都有在跟進。"另一位業內人士說道。

中興更為神秘,從未有過相關信息見報,只有一次中興通訊在某投資者平臺上對網友所提出的"公司是否有研究 RISC-V 架構 CPU 芯片"這一問題時,給出了較為模糊的回答,表明中興對未來具有成長性的技術在進行廣泛的研究,促進產業生態的健康發展。

結語:長期利益是開源原動力

芯片大神Jim Keller在一次訪談中表示,在指令集上辯論是一件悲哀的事情。即指令集本身作為硬件和軟件溝通的語言橋梁,沒有好壞之分,只是在溝通的過程中,需要軟硬件生態都足夠成熟,才能讓溝通效益最大化。

大公司們在選擇指令集時,指令集本身并不是問題,只是在追求最大利益的過程中,不得不做出一些選擇,在付出成本和代價的過程中鑄造指令集架構間的優劣。

大概所謂的RISC-V領域的引領者,本質上無關于開源貢獻精神,而是在一番精心推演后,自認為能節省最多成本、賺取最多利益,且著眼于長期利益的那位。


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