ARM遭遇大廠“背刺”，不是ARM不香而是開源的RISC-V更有性價比
這不是谷歌第一次「砍 ARM 一刀」。差不多 1 年前，谷歌在 RISC-V 峰會上正式宣布 Android 將會逐步支持 RISC-V 指令集架構，并把 RISC-V 視為與 arm 架構同等重要的一級平臺。
谷歌的意圖并不難猜，就是要扶持 RISC-V，其中一個重要原因也是為了避免被 ARM 卡住 Android 生態「脖子」的未來。
同樣這么想的還有高通。這兩年高通與 ARM 的關系就一直很緊張，從最大的合作伙伴到法院互掐，從自研 CPU 核心到商業模式上的直接競爭，高通幾乎擺明了自己對 ARM 的不滿。
就在上月，高通聯手谷歌宣布，即將推出支持 Wear OS 系統（基于 Android）的 RISC-V 芯片。稍早些時候，高通還與恩智浦、博世、英飛凌和 Nordic 五家公司聯合成立了一家 RISC-V 芯片公司。
距離 Android 手機用上 RISC-V 芯片，又進了一大步
Android 是一個開源操作系統，但很多人并不知道，作為 Android 手機底層芯片架構的 arm 一直是閉源的，與之相對的 RISC-V 則是一個完全開源的指令集架構。
RISC-V 是一個指令集架構，就像智能手機芯片普遍采用的 Arm 架構，或是 PC 上常用的 x86 架構。具體來說，RISC-V 與 arm 更接近一些，兩者都是基于精簡指令集（RISC）原則的指令集架構。
去年 11 月，谷歌宣布 Android 系統正在接受 RISC-V 的補丁，Android 工程總監 Lars Bergstrom 干脆表示要把 RISC-V 當成 Android 的一級平臺。甚至，他還在 RISC-V 峰會公布了一份較為詳細的架構遷移路線圖。
這只是谷歌的一小步，但卻是整個 RISC-V 生態的一大步，因為它意味著 RISC-V 開始進入 arm 生態最為核心的智能手機。
最新的進展是，谷歌已經在 Android 上實現了對 RISC-V 較為完善的支持，基本實現了 AOSP（Android Open Source Project）的全部功能，開發者可以著手基于 RISC-V 架構的軟件適配和開發。
而谷歌推動 Android 系統從 arm 遷移到 RISC-V 架構的下一個重點，也正是軟件生態。
谷歌提到，Android 系統雖然已經支持在 RISC-V 芯片上構建、測試和運行，但尚未完全優化，比如 Android Runtime（ART）的優化工作在持續進行，還有外部項目和編譯器等，都還需要進一步地優化。然而，谷歌認為 Android 系統已經做好了基本的準備。
問題是僅僅移植 Android 系統是不夠的，谷歌正在尋求來自 Android 社區和 RISE（RISC-V 軟件生態系統）的合作。前者意味著谷歌已經開始推動 Android 社區的軟件開發者嘗試和適配 RISC-V，后者是一個旨在推動 RISC-V 軟件生態加速發展的聯合項目，成員包括了谷歌、英特爾、高通、英偉達、紅帽、三星和 SiFive 等一系列重要科技公司。
大概也是出于 RISC-V 軟件生態的考量，所以我們將看到，高通和谷歌聯手推倒 arm 的第一款 RISC-V 驍龍芯片將搭載在運行 Wear OS 的智能手表上，好處是對于應用生態的要求不高，再不行還有谷歌系應用的支持。
創建一條新賽道來打破壟斷
過去半個世紀，曾經出現過X86、ARM、MIPS、ALPHA、SPARC、IA64等數十種指令集，但都屬于公司私有。這些私有指令集大部分已經隨著公司蕭條或倒閉而消失，如今全世界僅剩下X86和ARM兩種主流指令集，分別被Intel和ARM兩家公司高度壟斷。
當一個產業發展到高度壟斷階段后，市場上必然會產生打破壟斷的強烈訴求，這是產業發展的內在規律。那么，用什么方式來打破壟斷？一種是沿用壟斷巨頭的發展路徑，但通過創造一些新優勢來打破壟斷。還有一種有效的方式就是創建一條新賽道，通過發展新技術、創新商業模式來形成一個新興市場，逐漸淘汰舊市場，從而打破壟斷。新能源汽車是一個典型的例子，在過去一百多年的燃油車時代，中國汽車工業努力了半個多世紀，也始終無法打破傳統汽車巨頭的壟斷格局。但在新能源汽車這個新賽道上，中國汽車工業僅用十幾年時間便實現了“換道超車”，步入世界領先行列。
RISC-V及其掀起的開源芯片浪潮，便是處理器芯片領域的新賽道。很多人從指令集自身角度來看RISC-V，指出它不完備、碎片化等問題，但忽視了RISC-V所蘊藏的真正威力——作為開放標準，它將推動一個基于開源的芯片技術新體系的構建，進而創造出一個開源芯片新世界。就如今天的軟件產業已經是兩個世界，一個閉源軟件世界，一個開源軟件世界。根據Black Duck針對17個行業1700多個軟件的統計數據表明，96%的商業軟件中包含開源代碼，而且開源代碼的比例達到76%。未來的芯片設計產業，也將會變成閉源和開源兩個世界。RISC-V用“指令集應該免費”這個理念，打開了開源芯片新世界的大門，從此這個新世界將進入不可逆轉的、快速發展的進程。開源芯片新世界的誕生并不是要所有芯片設計都完全開源，而是未來會有越來越多的商業芯片中包含開源IP，開源IP的比例會不斷提高。通過這種方式來降低整個芯片設計產業的成本，提升企業的競爭力。
在這個進程中，RISC-V只是一種催化劑，它自身的演進固然重要，但已經不是決定性了。如果未來RISC-V的演進跟不上這個新世界的發展速度，它也必須做出改變和調整，否則就會被另一種更適應新世界的開放指令集所淘汰或替代。事實上，RISC-V自身就在不斷演進。例如，幾年前很多人認為RISC-V指令集不完備，只能用于嵌入式場景，但很快RISC-V國際基金會便形成了近80個工作組開展各種指令擴展工作。如今，RISC-V的向量擴展指令已經發布，而各種安全擴展指令、加密指令、AI加速指令等等都在推進中。
又如，有人批評RISC-V會導致碎片化，但事實上根據千變萬化的場景需要允許用戶自定義擴展指令，這正是解決場景需求碎片化的有效方式。這些擴展指令只要沒有反饋到RISC-V國際基金會，那就不會影響到主流軟件生態。RISC-V真正的碎片化難題是近80種擴展指令模塊的組合數量非常多，導致編譯器、操作系統等系統軟件無法應對這種爆炸式組合數量。對于這一點，RISC-V國際基金會已經提出了配置（Profile）機制，每個配置是約定好的指令集模塊組合，這樣便大大減少了基礎軟件適配工作。
這些都表明RISC-V自身正在快速演進。
大國競爭新焦點
加速 RISC-V 的第一股重要推力是近年逐漸激烈的中美科技競爭，重要節點是 2022 年 10 月美國政府出臺的芯片出口限制。
當時市場關注的焦點是，英偉達用于數據中心 AI 計算的高端 GPU A100 和 H100 即將斷供，實際該限制也波及高端服務器 CPU。而要滿足快速爆發的 AI 算力需求，不僅需要 GPU，也離不開 CPU，后者是服務器中的任務調度中樞。用于前沿科技研究的超級計算機也需要服務器 CPU。
英特爾自然受影響，英國公司 Arm 也未能幸免。美國政府的新限制是根據算力、帶寬等指標劃線，超過限度的產品都會受影響，對美國外的 40 多個國家也提出了許可證要求。《金融時報》去年 12 月報道，當時 Arm 已暫停向中國大陸公司授權服務器 CPU Neoverse 架構，今年 2 月起，中國大陸公司需申請許可才能購買 Neoverse 授權。
新限制下，RISC-V 成了僅剩的最好選擇：它既不受單一國家和商業公司控制，又與全世界芯片產業同軌，避免閉門造車的風險。
所以 2020 年，特別是 2022 年之后，中國 RISC-V 行業的趨勢是：提前挑戰更高端、算力更高的市場，尤其是服務器 CPU。
阿里平頭哥已推出三個系列八款 RISC-V CPU 核，其中玄鐵 C910 也可用于開發 AI 等高性能場景的服務器 CPU。
據了解，另一家 2020 年起開始探索自研芯片的互聯網大公司今年調整了研發方式，從采購 ARM CPU IP 核，在此基礎上開發，轉為直接在 RISC-V 代碼上自己開發服務器 CPU IP 核和總線（CPU 與內存或其他器件間的數據傳送通道），形成更完整的產品。
一些之前成立的創業公司開始增加服務器 CPU 產品線，如賽昉科技在 2021 年底發布了高性能 RISC-V IP “昉·天樞”，目標場景包括服務器和數據中心；算能科技自 2022 年起開始研發 RISC-V AI 服務器 CPU，第一款產品使用了平頭哥的 IP 玄鐵 C910。
新成立的公司則直接挑戰服務器 CPU 方向。2021 年底，平頭哥玄鐵系列主要研發和應用負責人陳志堅與全志科技 RISC-V 負責人孫彥邦聯合創立進迭時空，第一代產品是嵌入式 CPU，現在已在研發服務器 CPU。成立于今年 5 月的藍芯算力，也以 RISC-V 服務器 CPU 為方向，該公司由字節跳動前 RISC-V 服務器芯片項目負責人盧山創立，他曾任職于高通與英特爾，也是中國開放指令（RISC-V）聯盟咨詢委員會專家。
中國創業公司中，算能開發服務器 CPU 的進度最快，首款服務器 CPU 產品 SOPHON SG2042 已于今年 3 月發布，采用平頭哥玄鐵 C910 內核，已獲得第一批客戶，包括運營商和高校等，如山東大學已采購了 1024 片算能 CPU 用于仿真計算。
中國芯片公司之間，芯片公司和有自研意愿的云廠商與科技巨頭之間，都存在競爭。不過整體上，現在諸多投入 RISC-V 的公司總體是合作大于競爭，它們的共同對手是 ARM 和 x86，尤其是 x86。直到去年，x86 在服務器 CPU 市場仍占九成。
這些公司有共同的有利環境。客戶采購意愿正在變強，央國企需求被拉動，云計算公司也會從供應鏈安全角度更多考慮國產方案。一家研發 RISC-V 服務器存儲及互聯芯片的公司告訴《晚點 Latepost》，“以前客戶來找你，問的是價格和使用場景，今年客戶會直接問，你們有 RISC-V 芯片嗎？”
生態壁壘在各方合力下正逐漸消融。中科院計算所一名工程師告訴《晚點 LatePost》，2018 年初，他們為 RISC-V 芯片開發編譯器時，能用的工具鏈和配套軟件幾乎為零，不得不自己從頭開發軟件工具，到 2023 年下半年，RISC-V 編譯器、調試器等各個環節工具鏈已相對齊備，開發者可以更快上手；一批產業鏈公司也陸續成立，如提供 IDE（集成開發環境） 的卡姆派樂和提供編輯器的兆松科技等。
中國高校和科研機構正投入見效更慢的人才培養。中國開放指令生態（RISC-V）聯盟秘書長、中科院計算所研究員包云崗在 2019 年推動成立 “一生一芯” 計劃，將芯片開發引入本科教育。2020 年 6 月，“一生一芯” 計劃的首批 5 名本科生完成了從設計到流片、生產的全過程，帶著自己設計的芯片畢業。去年，“一生一芯” 第三期計劃報名人數超過了 700 人。
RISC-V 基金會樂見中國力量參與。為打消中國、俄羅斯成員對地緣政治潛在影響的擔憂。2019 年，RISC-V 基金會注冊地從美國轉移到了中立國瑞士。“基金董事會一致同意這一舉措。”RISC-V 基金會 CEO 卡利斯塔·雷德蒙德（Calista Redmond）說。
帕特森和阿薩諾維奇近年也不時來到中國與行業交流。一位與他們接觸過的芯片從業者評價：“只要 RISC-V 生態能起來，他們不在乎是誰做成這件事。”
扎堆的另一面是，不少從業者深知 RISC-V 服務器 CPU 的大規模商業化不會馬上到來。
高端芯片研發需要大投入，要有足夠市場規模才能形成 “收入→利潤→研發” 的正循環。已發布服務器 CPU 產品并獲得早期客戶的某公司認為，2025 年可能是一個轉折點，預計屆時采用 RISC-V CPU 的服務器能占到服務器市場總額的 1% ，對應 80 億的服務器市場規模。
一名互聯網大公司工程師站在客戶角度的觀察是，RISC-V 服務器 CPU 的穩定性還需驗證：“100 萬個 CPU 運行沒出問題，不能保證到 1000 萬個時也不出問題。” 科技大公司在大批采購數據中心芯片時，更傾向保守方案。
一位 RISC-V 公司 CEO 類比了 ARM 進軍服務器市場的歷程：2013 年后，就有高通等公司嘗試這條路，但未能突破；真正的轉折點是云計算巨頭亞馬遜 AWS 在 2019 年發布并開始使用自研的 ARM 服務器 CPU Graviton；類似地，RISC-V 進入服務器市場也需要重點大客戶支持，但他認為這不能靠強制國企采購的方式實現，而要鼓勵市場化競爭。
