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9 大晶片巨頭的 RISC-V 陰謀:大哥卡對手脖子,二哥要另立門戶

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

投奔 RISC-V 對有些晶片巨頭而言,無異於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”,選擇其他作業系統。

小公司才談對錯,大公司只考慮利益。

過去幾十年裡,晶片巨頭們依仗 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夥伴。

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衝突、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?

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整合晶片,需要先選擇供貨商,供貨商與指令集架構、軟體生態深度繫結,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 不存在深度繫結的情況,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,購買晶片的大客戶將逐步轉向 RISC-V。" 中國科學院軟體研究所 PLCT 實驗室專案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 發展高效能 CPU 的阻礙。

RISC-V 國內積極推廣者郭雄飛向雷峰網表示,想要做出基於 RISC-V 的高效能處理器,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 高效能 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 或伺服器 CPU 設計經驗的大公司中。

但問題在於,無法獨享 RISC-V,又有誰願意不計成本地為 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

對於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佈局。

1978 年,英特爾創造了 x86 指令集,並對該架構體系的演進擁有絕對的控制權,長期佔據著一半以上的 PC 處理器市場和 95% 以上的伺服器 CPU 市場。

在 x86 漫長的成長曆程中,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 在維護向後相容性的過程中不斷擴充套件,給晶片開發商帶來不少麻煩,同樣也讓英特爾在 PC 和伺服器領域面對來自 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 廠商的訊息傳出(最終未坐實)。

一位擁有 20 餘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 宣佈英特爾 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晶片設計公司製造晶片,一來充分利用英特爾閒置的工廠資源,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捲入一場 "權力的遊戲"—— 與同類型高階晶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,臺積電官方資料顯示,2021 財年第四季度,臺積電 5nm 和 7nm 製程晶圓佔據營收的 50%,智慧手機佔總收入的 44%,智慧手機中需要用到如此先進製程晶片的,CPU 首當其衝。

雖然英特爾收購 SiFive 的訊息只是虛晃一槍,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,但其不參與最終的晶片設計和售賣,只做 IP 核生意。

雖然半導體行業公認 "賣 IP 不賺錢",但這一誕生於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晶片設計公司公平競爭的機會。

1997 年,Arm9 問世並進入智慧手機處理器,發展到今天,蘋果和高通幾乎成為 ARM 架構主導者,基於 ARM 自研晶片,前者從移動端駛向 PC 端且自產自銷,後者自研手機晶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晶片,但一直引領著 ARM 架構向前發展,M1 晶片的成功也首次向業界證明了基於 ARM 指令集架構設計 PC 處理器的可行性。

有獨立的 Arm 做靠山,即便是沒有屬於自己的指令集架構,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,英偉達宣佈擬以 400 億美元收購 Arm,並承諾將繼續把 Arm 作為一家獨立的子公司執行,採用 "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 這個訊息出現的那一刻,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 於 2021 年 1 月共同加入一家 5G 初創公司,並推出了業界首個基於 RISC-V 架構完全開發且可程式設計的 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。

"對於蘋果而言,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裡,沒有比 RISC-V 更好的選擇,其他指令集已經落後了,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於 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後,某一天突然對外宣佈自己的成果,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,即便是基於 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,但是蘋果在開源軟體領域活躍度非常高,同時也對開源軟體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,是國內網際網路大廠中率先在晶片領域投入的公司,也是全球雲廠商中唯一將 RISC-V 技術成果對外公佈的公司。

有強烈網際網路基因的阿里,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,並將其與達摩院自研晶片業務進行整合,成立獨立晶片公司平頭哥。

短短一年時間,平頭哥釋出了第一個基於 RISC-V 的處理器 IP 核玄鐵 910。

2021 年 1 月,平頭哥晶片社群上傳一段演示視訊,讓首個 RISC-V 版安卓 10 系統順暢執行。

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

平頭哥基於開源的玄鐵 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體適配,推動 RISC-V 生態的發展,進而推動阿里雲端一體的生態繁榮。

"目前阿里雲的營收能夠佔據整個阿里營收的三分之一,在雲伺服器方面,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於 RISC-V 的伺服器 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,阿里伺服器用量很大,換成 ARM 伺服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。

"基於 RISC-V 生態讓雲端計算、儲存、傳輸與阿里雲無縫銜接,最終給雲端導流。本質上還是網際網路流量思維。"

阿里入局 RISC-V 的決心不小,甚至甘願放棄眼前利益,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誇張他們移植安卓的時候收穫一波關注,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 系統順暢執行,是為了證明其硬體成熟度和系統能力。但作為一個演示視訊,該系統只能在有限的環境中順暢執行,一旦環境改變,將不再流暢執行。

其 RISC-V 業務與 Arm 伺服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,處於邊緣地帶,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釋出會就能感受到,7nm Arm 伺服器的報道滿天飛,開源了四款 RISC-V 處理器又怎麼樣呢?"

"半導體市場其實沒有那麼多情懷,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 伺服器團隊聲音大,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 晶片植入其 Pixel 6 和 6 Pro 手機中,為了增強其安全性,內建了一顆谷歌自研的獨立安全晶片,改用內部設計的 RISC-V 處理器。

2021 年 4 月,GPU 巨頭英偉達對外宣佈進軍 CPU,並公佈其首款資料中心處理器 Grace,該 CPU 基於 Arm 架構,預計於 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,釋出了一篇採用 RISC-V 指令集開發一款多晶片模組式的可擴充套件神經網路加速器論文,後又有招募 RISC-V 工程師訊息曝出,表現出對 RISC-V 的關注。

三星也在大張旗鼓地擁抱 RISC-V。

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

據公開資料,三星半導體實驗室最初決定採用 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,軟體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,三星做出了首個基於 RISC-V 的 5G 基帶晶片系統,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,企業要有屬於自己指令集 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 宣佈和三星 Foundry 擴大合作伙伴關係,以加速 AI SoC 的開發。

郭雄飛認為,對於大公司來說,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,高效能 CPU 都不是其主要營收業務,是業務拓展,但並不關乎生死存亡。

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 的探索傾向於淺嘗輒止。

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,並以繳納會費的多少從高到低排序。

高階會員裡的理事會級別每年需要繳納 25 萬美元會費,高階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僱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 基金會高階會員的列表上,華為、中興赫然在列,只不過這兩家曾受中美關係影響 "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佈自己在 RISC-V 領域的成績,去年 12 月,華為推出一款基於 RISC-V 的電視 CPU 晶片。

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

雷峰網瞭解到,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,晶片、軟體、標準都有在跟進。" 另一位業內人士說道。

中興更為神祕,從未有過相關資訊見報,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 晶片" 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

晶片大神 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體和軟體溝通的語言橋樑,沒有好壞之分,只是在溝通的過程中,需要軟硬體生態都足夠成熟,才能讓溝通效益最大化。

大公司們在選擇指令集時,指令集本身並不是問題,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,本質上無關於開源貢獻精神,而是在一番精心推演後,自認為能節省最多成本、賺取最多利益,且著眼於長期利益的那位。