RISC-V架构
RISC-V(发音为“risk-five”)是一个基于精简指令集(RISC)原则的开源指令集架构(ISA)。
与大多数指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。虽然这不是第一个开源指令集,但它具有重要意义,因为其设计使其适用于现代计算设备(如仓库规模云计算机、高端移动电话和微小嵌入式系统)。设计者考虑到了这些用途中的性能与功率效率。该指令集还具有众多支持的软件,这解决了新指令集通常的弱点。
该项目2010年始于加州大学伯克利分校,但许多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。
RISC-V指令集的设计考虑了小型、快速、低功耗的现实情况来实做,但并没有对特定的微架构做过度的设计。
截至2017年5月,RISC-V已经确立了版本2.22的用户空间的指令集(userspace ISA),而特权指令集(privileged
ISA)也处在草案版本1.10。
2022年6 月 21 日,RISC-V 国际组织宣布了 2022 年的首批四项规格和扩展的批准 ——RISC-V
高效跟踪(E-Trace)、RISC-V 主管二进制接口(SBI)、RISC-V 统一可扩展固件接口(UEFI)规格,以及 RISC-V Zmmul
纯乘法扩展。
核心观点:
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层面,RISC-V由于其开源、灵活的威廉希尔官方网站
架构,相比ARM内核具备成本、可拓展性、可控性等多方面优势:(1)RISC-V基础的ISA和IP核开源免费,并且从底层设计上模块化、允许自定义拓展,使得芯片设计厂商拥有更高的研发自由度,前期投入成本较低;(2)对于中国厂商来说,RISC-V不受海外巨头垄断,不存在“卡脖子”风险,并且即使从中长期看,出现类似ARM这样企业的可能性也较小,可控性强。
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成熟度上,RISC-V仍处于发展早期,生态需要继续完善。虽然RISC-V现在的讨论热度很高,但是整个生态实际仍在建设初期,实践过程中在底层架构上还存在bug需要解决。此外,RISC-V架构的各类IP核还在不断扩充,目前的覆盖场景有限,所需要的基础开发平台、软件工具也在完善中,一定程度上阻碍了下游芯片的推广,相对来说在中低端应用市场有一定竞争力。
市场层面,RISC-V内核有望率先在32位以上的MCU市场取得突破,预计2025年全球市场空间超过40亿美元,国内市场空间超过80亿元。MCU广泛应用于物联网、工业控制、汽车电子、消费电子等市场,全球市场规模超过200亿美元,国内市场规模超过300亿元。市场格局上,ARM内核在CPU
IP核占据主要份额,海外巨头在芯片产品端基本垄断市场。MCU的市场特点与RISC-V的威廉希尔官方网站
架构特点相契合,尤其在大量应用ARM
IP核的32位以上MCU产品具有较强成本优势,存在替代机会。对于国内市场来说,叠加中国对半导体核心威廉希尔官方网站
自主可控的强烈愿望,有望伴随着国内MCU产品的国产替代进程引领全球发展脚步。
中长期看,RISC-V内核具备向智能驾驶、航空航天、AI超算等中高端场景渗透的潜力。跟踪RISC-V产业联盟及核心公司发展动态,近几年联盟不断发展壮大,国内的科研机构及公司参与积极度高,在底层国际标准制定上掌握一定话语权。从产业链角度,RISC-V
CPU
IP核是行业内研发热点,多家公司在64位以上高性能处理器核方向取得较大进展。中长期看,随着谷歌、高通、英特尔等巨头的参与推动,以及SiFive、平头哥等相关公司的持续研发推广,RISC-V的生态将逐渐完善并有望向智能驾驶、航空航天、AI超算等中高端场景渗透。
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