RISC-V市場(chǎng)調(diào)研 2023年RISC-V行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景淺析

• 劉明月 2023年7月6日 來(lái)源：中研網(wǎng) 646 37
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RISC-V是什么意思?RISC-V有何發(fā)展空間?RISC-V(讀作“RISC-FIVE”)是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)原理建立的開放指令集架構(gòu)(ISA)，V表示為第五代RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)),表示此前已經(jīng)有四代RISC處理器原型芯片。每一代RISC處理器都是在同一人帶領(lǐng)下完成，那就是加州

RISC-V市場(chǎng)調(diào)研 2023年RISC-V行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景淺析

RISC-V是什么意思?RISC-V有何發(fā)展空間?RISC-V(讀作“RISC-FIVE”)是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)原理建立的開放指令集架構(gòu)(ISA)，V表示為第五代RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)),表示此前已經(jīng)有四代RISC處理器原型芯片。每一代RISC處理器都是在同一人帶領(lǐng)下完成，那就是加州大學(xué)伯克利分校的David A. Patterson教授。

目前市場(chǎng)上有超過100億個(gè)RISC-V核心，并且在RISC-V基金會(huì)的3180名會(huì)員當(dāng)中，中國(guó)RISC-V企業(yè)占比近一半。騰訊加入了RISC-V基金會(huì)成為Premier Members高級(jí)會(huì)員，在25家最高級(jí)別的Premier Members會(huì)員當(dāng)中，中國(guó)廠商的數(shù)量達(dá)到了14家，占比達(dá)到了56%。這14家分別是阿里云、晶心科技、北京開源芯片研究院、成為資本、海河實(shí)驗(yàn)室、華為、Imagination、中國(guó)科學(xué)院軟件研究所、RIOS實(shí)驗(yàn)室、中興、賽昉科技、希姆計(jì)算、展銳、騰訊。

與大多數(shù)ISA相反，RISC-V ISA可以免費(fèi)地用于所有希望的設(shè)備中，允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。RISC-V雖然不是第一個(gè)開源的指令集(ISA)，但它很重要，因?yàn)樗堑谝粋€(gè)被設(shè)計(jì)成可以根據(jù)具體場(chǎng)景、可以選擇適合的指令集的指令集架構(gòu)。基于RISC-V指令集架構(gòu)可以設(shè)計(jì)服務(wù)器CPU，家用電器cpu，工控cpu和用在比指頭小的傳感器中的cpu。

RISC-V被認(rèn)為適合應(yīng)用在IoT市場(chǎng)。因?yàn)镮oT市場(chǎng)的情況更為靈活，是一個(gè)“碎片化”的市場(chǎng)，客戶需求相對(duì)多樣化，目前尚無(wú)任一架構(gòu)統(tǒng)一市場(chǎng)，而RISC-V具有低功耗、低成本、靈活可擴(kuò)展及安全可靠的特性。雖然RICS-V本身是開源免費(fèi)的，但是用戶對(duì)RICS-V的架構(gòu)進(jìn)行使用和修改后可以進(jìn)行銷售。

國(guó)內(nèi)RISC-V行業(yè)前景如何?據(jù)中研研究院出版的《2023-2028年中國(guó)RISC-V市場(chǎng)深度分析及發(fā)展策略報(bào)告》顯示

RISC-V指令集的設(shè)計(jì)考慮了小型、快速、低功耗的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)實(shí)做，但并沒有對(duì)特定的微架構(gòu)做過度的設(shè)計(jì)。RISC-V已經(jīng)確立了版本2.22的用戶空間的指令集(userspace ISA)，而特權(quán)指令集(privileged ISA)也處在草案版本1.10。2022年6 月 21 日，RISC-V 國(guó)際組織宣布了 2022 年的首批四項(xiàng)規(guī)格和擴(kuò)展的批準(zhǔn) ——RISC-V 高效跟蹤(E-Trace)、RISC-V 主管二進(jìn)制接口(SBI)、RISC-V 統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口(UEFI)規(guī)格，以及 RISC-V Zmmul 純乘法擴(kuò)展。

工具鏈?zhǔn)擒浖_發(fā)人員和cpu交互的窗口，沒有工具鏈，對(duì)軟件開發(fā)人員開發(fā)軟件要求很高，甚至軟件開發(fā)者無(wú)法讓cpu工作起來(lái)。在cpu設(shè)計(jì)中，工具鏈的開發(fā)是一個(gè)需要巨大工作量的工作。如果用RISC-V來(lái)設(shè)計(jì)芯片，芯片設(shè)計(jì)公司不再擔(dān)心工具鏈問題，只需專注于芯片設(shè)計(jì)，RISC-V社區(qū)已經(jīng)提供了完整的工具鏈，并且RISC-V基金會(huì)持續(xù)維護(hù)該工具鏈。當(dāng)前RISC-V的支持已經(jīng)合并到主要的工具中，比如編譯工具鏈gcc, 仿真工具qemu等。

RISC-V架構(gòu)秉承簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)哲學(xué)。體現(xiàn)為：在處理器領(lǐng)域，主流的架構(gòu)為x86與ARM架構(gòu)。x86與ARM架構(gòu)的發(fā)展的過程也伴隨了現(xiàn)代處理器架構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，但作為商用的架構(gòu)，為了能夠保持架構(gòu)的向后兼容性，其不得不保留許多過時(shí)的定義，導(dǎo)致其指令數(shù)目多，指令冗余嚴(yán)重，文檔數(shù)量龐大，所以要在這些架構(gòu)上開發(fā)新的操作系統(tǒng)或者直接開發(fā)應(yīng)用門檻很高。

而RISC-V架構(gòu)則能完全拋棄包袱，借助計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)成為比較成熟的技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從輕上路。RISC-V基礎(chǔ)指令集則只有40多條，加上其他的模塊化擴(kuò)展指令總共幾十條指令。 RISC-V的規(guī)范文檔僅有145頁(yè)，而“特權(quán)架構(gòu)文檔”的篇幅也僅為91頁(yè)。

RISC-V國(guó)際基金會(huì)的數(shù)據(jù)顯示共有435個(gè)RISC-V會(huì)員，三年半后基金會(huì)會(huì)員數(shù)量達(dá)到了4000個(gè)，有近10倍的增長(zhǎng)。

目前，全球的大公司都已經(jīng)不同程度參與到了RISC-V的研發(fā)當(dāng)中。RISC-V變得流行有多方面的原因，比如工程師和企業(yè)尋求更具差異化的解決方案，或者RISC-V能夠提供更具性價(jià)比的處理器，還有商業(yè)模式的改變。

此外，Google已經(jīng)宣布將RISC-V架構(gòu)作為Android的主要支持平臺(tái)，英特爾、三星、高通等龍頭企業(yè)，都已經(jīng)開始導(dǎo)入SiFive RISC-V方案。RISC-V生態(tài)系統(tǒng)正在迅速發(fā)展，逐漸完善。隨著加入的企業(yè)逐漸增多，它們之間的競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步促進(jìn)RISC-V的生態(tài)發(fā)展。盡管當(dāng)前面世的硬件較少，RISC-V已經(jīng)研發(fā)出了一套先進(jìn)的軟件生態(tài)系統(tǒng)。預(yù)計(jì)，新的開發(fā)板或者產(chǎn)品將在未來(lái)1~2年內(nèi)大批出現(xiàn)，屆時(shí)將進(jìn)一步加速軟件生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建。

相較于ARM，RISC-V的電源效率要高出30%~40%。目前全球排名前十的半導(dǎo)體廠商，有八家大廠采用SiFive的RISC-V內(nèi)核。例如，SiFive此前就被NASA選中，為NASA的下一代高性能航天計(jì)算(HPSC)處理器提供CPU核心。HPSC將用到8個(gè)SiFive Intelligence X280 RISC-V矢量核，以及四個(gè)額外的SiFive RISC-V內(nèi)核。據(jù)了解，該配置下的HPSC將提供超過當(dāng)前太空電腦近100倍的計(jì)算能力。

從國(guó)家分布情況來(lái)看，中美歐并駕齊驅(qū)。我們國(guó)內(nèi)RISC-V企業(yè)的參與度非常高，在RISC-V國(guó)際基金會(huì)高級(jí)會(huì)員中，有14個(gè)國(guó)內(nèi)企業(yè)是高級(jí)會(huì)員;隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來(lái)臨，RISC-V作為新興架構(gòu)，擁有在IoT等新興領(lǐng)域深耕的客觀條件。以其精簡(jiǎn)的體量，或許在未來(lái)的IoT領(lǐng)域中能取得絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。隨著人工智能、5G、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)的發(fā)展和成熟，將對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算需求形成巨大挑戰(zhàn)，并創(chuàng)造出新的計(jì)算技術(shù)需求，國(guó)內(nèi)CPU企業(yè)如能在此期間不斷拓展產(chǎn)品譜系，將大有可為。

軟件開發(fā)行業(yè)市場(chǎng)份額上，信息技術(shù)服務(wù)占據(jù)著中國(guó)軟件開發(fā)產(chǎn)業(yè)的重要地位，中國(guó)軟件開發(fā)行業(yè)實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)服務(wù)收入34756億元，占全行業(yè)收入比重為55.1%;其次是軟件開發(fā)產(chǎn)品，中國(guó)軟件開發(fā)行業(yè)實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)產(chǎn)品收入19353億元，占全行業(yè)比重為30.7%;最后是嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)，軟件開發(fā)行業(yè)實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)8952億元收入，占全行業(yè)比重為14.2%。

數(shù)據(jù)顯示，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)軟件行業(yè)發(fā)展較良，對(duì)于各行業(yè)的滲透較高，未來(lái)市場(chǎng)較大，軟件開發(fā)行業(yè)作為上游產(chǎn)業(yè)，也有較大的市場(chǎng)前景。國(guó)內(nèi)從事軟件開發(fā)業(yè)務(wù)的上市公司共有近190家。軟件開發(fā)業(yè)務(wù)范圍極廣，根據(jù)提供不同方向的產(chǎn)品，大致可以分為：IT服務(wù)、行業(yè)信息化、互聯(lián)網(wǎng)游戲、基礎(chǔ)軟件、商業(yè)智能和網(wǎng)絡(luò)安全六大類。

到2025年，RISC-V處理器核心將接近800億個(gè)。據(jù)悉，SiFive是目前業(yè)內(nèi)唯一能夠提供完整RISC-V車規(guī)級(jí)解決方案的公司，已經(jīng)有汽車OEM和SiFive合作。SiFive的P470的SPEC跑分可以達(dá)到19。與同級(jí)別的Arm Cortex A55對(duì)比，性能有2.75倍的優(yōu)勢(shì)，面積減少了35%，計(jì)算密度有4倍的優(yōu)勢(shì)。

RISC-V產(chǎn)業(yè)報(bào)告將幫助行業(yè)企業(yè)、科研單位、銷售企業(yè)、投資企業(yè)準(zhǔn)確了解行業(yè)當(dāng)前最新發(fā)展動(dòng)向，及早發(fā)現(xiàn)行業(yè)市場(chǎng)的空白點(diǎn)，機(jī)會(huì)點(diǎn)，增長(zhǎng)點(diǎn)和盈利點(diǎn)……，前瞻性的把握RISC-V行業(yè)未被滿足的市場(chǎng)需求和趨勢(shì)，形成企業(yè)良好的可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)，有效規(guī)避行業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)，更有效率地鞏固或者拓展相應(yīng)的戰(zhàn)略性目標(biāo)市場(chǎng)，牢牢把握RISC-V行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。

隨著RISC-V行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，大型企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的企業(yè)愈來(lái)愈重視對(duì)RISC-V行業(yè)市場(chǎng)的分析研究，特別是對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境和RISC-V本客戶需求趨勢(shì)變化的深入市場(chǎng)研究，以期提前占領(lǐng)市場(chǎng)，取得先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

未來(lái)RISC-V行業(yè)現(xiàn)狀如何?想了解更多相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注或查看中研研究院出版的報(bào)告：《2023-2028年中國(guó)RISC-V市場(chǎng)深度分析及發(fā)展策略報(bào)告》。

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