中国芯片业全力押注的赛道，突然获得谷歌高通力挺
【文/观察者网 吕栋】
岁末年初，多家科技巨头的动作，让开放指令集标准RISC-V再度引发国内外科技圈关注。
在中国，刚刚过去的12月，腾讯追随阿里、华为、中兴等企业的步伐加入RISC-V国际基金会，中科院联合平头哥、芯来科技、赛昉科技等推出了RISC-V操作系统“傲来2.0-RV”。
如果说中国、俄罗斯、印度等国企业投入RISC-V有自主可控的考虑，那欧美企业转向RISC-V，对这个新兴指令集的崛起则更具有标志性意义。
在刚刚过去的RISC-V峰会2022上，谷歌旗下安卓操作系统（Android）表示，希望RISC-V能和ARM平起平坐，成为安卓支持的一级平台（tier-1 platform）；高通的表态更激进，称自2019年骁龙865开始，CPU战略和路线图就已转向RISC-V。
众所周知，自移动互联网时代开启以来，安卓和ARM一同筑起了移动终端领域的“AA”生态体系，如今安卓为何会“一心二用”主动示好RISC-V？高通更是依靠ARM授权，成为高端移动处理器领域的领头羊，为何现在又要坚决力挺RISC-V？
对于广大消费者来说，更关心的是，RISC-V这种指令集有没有地缘政治风险，会不会被卡脖子？未来有没有可能打破旧有的生态秩序，和X86、ARM三分天下，甚至取而代之？
国外科技媒体报道截图
“赚不了大钱”的ARM，要掘高通的根？
在讲述一切事情之前，首先要厘清什么是指令集。
所谓指令，就是指示处理器芯片执行某种运算、处理功能的命令，所有指令的集合就被称作指令集，通常所说的X86、ARM、RISC-V、MIPS、LoongArch及SW64都是不同的指令集标准。
用通俗易懂的话来说，指令集标准类似语法规则，根据不同的语法规则可以写出不同的文章，根据不同的指令集标准也就可以设计出不同的处理器微架构和芯片。作为一种规范，指令集标准往往用一本书或几张纸来记录描述，而处理器实现是基于指令集规范完成的源代码。
从芯片设计上看，指令集标准相对没有那么重要，芯片设计业者的核心能力还是根据指令集进行微架构和核心设计，而微架构决定着芯片的性能、功耗和面积（PPA）。但在软件层面，指令集对软件生态又非常重要，决定着软件研发投入的效率。
2022年12月28日，中科院计算所研究员包云岗在北京微电子国际研讨会暨IC WORLD大会上的报告
自1978年6月英特尔发布16位微处理器“8086”算起，X86指令集已有45年的发展历史，如今X86在PC和服务器领域占据主导地位；ARM指令集同样历史悠久，从1985年ARM V1指令集算起，距今也有近40年的历史，目前ARM指令集在移动终端芯片领域具有绝对优势。
近些年，随着地缘政治局势持续紧张，以及X86指令集的拥有者英特尔自己的主要业务就是X86处理器，追求自主可控的厂商基本不会首先考虑X86指令集。
ARM指令集和X86一样，属于企业私有，不过ARM总部位于欧洲，而且ARM自身不做芯片，而是专门通过授权的方式帮助其他芯片设计公司进行开发，这种开放模式也帮助ARM在移动互联网时代大放异彩。
但如今高通、谷歌等公司的态度转向表明，即便以前的“美国铁杆盟友”，也不再把筹码全部放在ARM身上，说白了就是不再完全信任ARM。这其中有什么个中缘由？
（资料图）
地缘政治应该不是主要因素，毕竟ARM总部位于英国剑桥，即便被软银收购，控制权也处于日本手中，这些国家都是美国的盟友，应该不会去卡美国企业的脖子，所以关键原因应该还是商业考虑。
首先，ARM指令集为私人企业所有，和ARM的兴衰挂钩，如果把资源全部压在ARM指令集身上，一旦ARM衰落，指令集也可能不再有竞争力。历史上这样的例子屡见不鲜，例如Alpha指令集随着DEC被收购而消失，SPARC指令集随着SUN公司没落而无人问津，MIPS指令集随着MIPS公司的颠沛流离而失去主流地位。
第二，ARM近两年再度陷入“卖身”的动荡中。2020年，软银宣布以400亿美元的价格把ARM卖给英伟达，但折腾两年之后，这笔出售未能通过各国的反垄断调查而最终告吹。但很快，持续巨额亏损的软银又启动了ARM的IPO进程。而在此过程中，ARM中国又爆发了“夺权风波”，也外界吃瓜的同时担心ARM的稳定。
第三，也是最关键的原因，就是ARM可能不会再像以前那么开放。前面提到，ARM能在移动芯片领域表现出色，主要受益于其开放的授权模式。用ARM创始人的话来说，就是“可以将技术卖给所有人”。但这样的商业模式虽可以抢占市场份额，却并没有让ARM赚到太多钱。
2021年，这家掌握全球智能手机产业命脉的公司，营收同比增长35%，但只有27亿美元，上游客户苹果则有数千亿美元。雪上加霜的是，美国限制ARM对华出售先进CPU设计IP，这无疑会压低ARM的营收。2021年，ARM中国合资企业约占总收入的20%，即5.4亿美元。
眼下，孙正义一心推动ARM重新上市，但想要高估值自然需要亮眼的财报和诱人的商业模式，在中国市场受限的情况下，ARM动起了改变授权模式的心思。
了解消费电子行业的都知道，目前包括高通、三星和联发科在内的手机处理器厂商，在SoC芯片中采用的是ARM研发的公版CPU架构，而在GPU中，高通自研了Adreno GPU，联发科采用的是Imagination GPU，三星采用的则是AMD的GPU，也由此形成了各自的差异化性能。
高通处理器发布会
而根据高通两个月前的爆料，在2024年之后，高通和其他半导体设计企业可能将无法向OEM客户提供ARM公版CPU外的其他自研SoC组件，因为ARM计划将GPU、NPU、ISP等组件和CPU进行“捆绑销售”。此事如果属实，意味着高通等厂商要么采用全ARM架构芯片，要么自研CPU内核。前一种方案会导致厂商间的差异化减弱，后一种方案则会大幅增加研发难度。
这还不是最要命的。国外分析机构SemiAnalysis援引的高通起诉书显示，从2025年起高通将无法继续提供ARM架构的芯片，因为高通的ARM许可证协议将在2024年终止，ARM不会延长这份协议，也不会允许高通从2025年开始继续提供ARM架构产品。
尽管高通是从其他信源得知ARM这一系列说辞的，但高通听到这个能不急吗？有科技媒体直言，这简直是在掘高通的根，毕竟围绕智能手机的相关业务是高通营收的半壁江山。
在高通的爆料引发轩然大波后，ARM出面表示高通的说法“充满了不准确之处”。而就在高通起诉ARM之前，ARM率先起诉了高通和高通收购的Nuvia，指控两者违反许可协议并侵犯商标权。此外，ARM还试图通过起诉，迫使高通销毁根据Nuvia与ARM授权协议开发的设计。
不管二者之间的恩怨真相如何，这一系列争议无疑坚定了高通不再把“鸡蛋全部放在一个篮子里”的决心。在近期的RISC-V峰会2022上，高通产品管理总监Manju Varma透露，高通已在PC、移动设备、可穿戴设备、联网汽车，以及AR/VR头显的SoC中使用RISC-V架构的微控制器，迄今为止已出货超过6.5亿个RISC-V内核，成为“RISC-V实施的领导者之一”。
不同于ARM和高通间的供应商客户关系，安卓（Android）和ARM之间是移动终端领域的软硬件盟友关系（AA体系），就像英特尔和微软在PC领域形成的Wintel联盟。
在RISC-V峰会2022上，安卓工程总监Lars Bergstrom表示，希望RISC-V成为安卓支持的一级平台（tier-1 platform），这意味着在安卓眼中，RISC-V将和ARM平起平坐。而这应该和恩怨无关，更可能是由于RISC-V的影响力正日益增长。
不只是安卓想适配RISC-V，RISC-V硬件也在主动适配安卓。在前述峰会上，基于阿里平头哥RISC-V SoC原型曳影1520，在安卓12（AOSP）上成功运行多媒体、3D渲染、AI识物等场景及功能。
中国工程院院士倪光南曾断言，RISC-V未来有望和X86、ARM在CPU领域三分天下。但RISC-V未来真的能改变半导体行业的游戏规则吗？
发展势头迅猛，但挑战X86和ARM仍任重道远
与有数十年历史的X86和ARM不同，2010年诞生于美国伯克利大学的RISC-V，还很年轻。
相比X86、ARM，RISC-V的最大特点是开源开放，相关源代码和文档免费公开，不被任何企业私有，但这并不意味着具体的处理器实现也都是开源免费的。基于RISC-V指令集规范，既可以由开源社区来开发开源免费版的处理器实现，也可以有商业公司开发收费授权版的处理器实现。2015年，负责管理运营RISC-V的非盈利组织“RISC-V基金会”成立，并于2019年迁址瑞士，成立了RISC-V国际基金会。
指令集、微架构设计和产品之间的关系分析（资料图）
由于X86和ARM被欧美主导掌控，开放的指令集标准RISC-V也成为追求自主可控的国家的重要选择。
中国就是RISC-V产业的主要推动者之一，目前在RISC-V国际基金会高级会员中，超过一半来自中国，包括阿里巴巴、华为、成为资本、中科院、中兴通讯、腾讯等公司和机构，同时也有大量中国企业已基于RISC-V推出了芯片产品。
中国之外，印度和被西方持续制裁的俄罗斯也在押注RISC-V。
去年，印度电子和信息技术部以高级会员身份加入RISC-V国际基金会，目标是基于RISC-V自主研发微处理器，并在2023年12月前实现流片。俄罗斯也宣布将为RISC-V处理器开发提供大量资金支持，并将此视为当务之急，“因为X86和ARM对俄罗斯来说，都存在不确定性和被欧美制裁的风险”。
但由于研发力量和投入资源的不同，目前能在RISC-V领域和中国并驾齐驱的还是欧美。
高通、谷歌、英特尔、希捷等美国企业都是RISC-V基金会的高级会员，苹果、Meta等大公司也在RISC-V领域有所动作。欧洲同样想减轻对X86和ARM的依赖，欧盟近期宣布投入2.7亿欧元，资助一个旨在构建基于RISC-V软硬件的高性能计算机项目。
在众多国家和企业的推动下，RISC-V也发展迅速。根据RISC-V国际基金会透露的数据，今年该基金会的会员数量同比增长超过26%，在70个国家/地区拥有超过3180名会员。如今，市场上已有超过100亿个RISC-V核心，2025年RISC-V架构芯片有望突破800亿颗。
但从近些年的进度来看，由于发展时间相对较短，RISC-V处理器核心一般会在性能与X86、ARM存在差距。直到2022年8月，阿里推出的SoC平台无剑600，才将RISC-V量产处理器的主频从1GHz时代带入2GHz时代，而2GHz主频的RISC-V CPU与ARM在2016年推出的性能核Cortex-A73相当。
不过，RISC-V阵营正迅速缩小差距。2022年11月，美国公司SiFive推出5nm制程的RISC-V处理器P670，主频最高可达3.4GHz，性能对标ARM在2020年推出的Cortex-A78，面积功耗相较A78还有一定优势。而在RISC-V峰会2022上，美国公司Ventana发布服务器级RISC-V核心Veyron V1，主频可达3.6GHz。
迅猛的发展也让RISC-V有了挑战旧有秩序的自信。去年6月，RISC-V国际基金会CEO雷德蒙德在采访中直言，RISC-V可能不会对X86构成生存风险，但ARM最好注意一下，因为RISC-V计划在5年内完成ARM花了20年才取得的进展。
目前来看，RISC-V短时间内确实不会对X86造成威胁。
一方面，X86在全球PC处理器领域仍占据接近90%的市场份额，在服务器CPU领域的市场份额也超过90%，围绕X86已经形成庞大的应用生态体系链路；另一方面，X86是一种复杂指令集（CISC），ARM和RISC-V是精简指令集（RISC），这两种指令集分别适用于对功耗比要求不同的领域，多年来已经形成泾渭分明的市场划分，比如X86集中在PC和数据中心，而ARM集中在移动和物联网领域。
但即便对标ARM，RISC-V仍有很长的路要走。
2021年，ARM芯片出货量高达292亿颗，比RISC-V诞生以来的累计出货量还多。作为IP龙头，2019年ARM在移动处理器和物联网处理器市场就已占据90%的市场份额，还计划在2028年占据65%的网络设备市场、90%的车载信息娱乐和驾驶员辅助市场，以及25%的数据中心市场。
从近期一些专家和业内人士的观点来看，RISC-V目前可能处在2000年-2005年的ARM发展阶段。
截至2022年末，中国大约有50款不同型号的国产RISC-V芯片量产，应用场景集中在MCU、电源管理、无线连接、存储控制、物联网等中低端场景，虽然技术落地已度过初级阶段，但在国内产业化和商业化之路上，仍面临不少“拦路虎”。
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由于诞生时间较短，RISC-V在中国本土市场，相关编译器、开发工具和软件开发环境及其他生态要素还在建设当中。此外，RISC-V早期发展大多在国外，因此国际协作至为关键。要让RISC-V持续良性向前发展，显然还需要更多生态伙伴的参与和配合，如何构建一个可持续的生态是摆在RISC-V面前的一道核心考题。
一些业内人士指出，虽然大企业做RISC-V芯片的很多，但是基本上都是把RISC-V当做备选，小企业搭便车的更多，而全力押注做RISC-V的小企业又很难产生影响力，开源的结果就是过度分散，这在一定程度上拖慢了RISC-V生态的完善，导致在软件、工具链、人才和知识产权上还与主流架构存在差距。
“RISC-V产业化目前的难度还是在于没有找到明确的市场切入点，也就是‘杀手级’应用场景。”北京开源芯片研究院助理院长唐丹指出，在移动端生态出现的前几十年，ARM的发展也较为缓慢。目前，RISC-V在软件生态链较短的IoT应用场景，特别是需要根据应用场景定制的市场，已经有广泛的应用，但一个生态真正成熟还是要靠高端生态牵引。
但在倪光南等院士看来，RISC-V的确为中国掌握世界主流芯片的产业主动权提供了新机遇。借助于开源开放的RISC-V指令集，拥有芯片微架构设计能力的企业都可以进行芯片开发，不会受政治因素制约。