中國芯片業全力押注的賽道，突然獲得谷歌高通力挺
【文/觀察者網 呂棟】
歲末年初，多家科技巨頭的動作，讓開放指令集標準RISC-V再度引發國內外科技圈關注。
在中國，剛剛過去的12月，騰訊追隨阿里、華為、中興等企業的步伐加入RISC-V國際基金會，中科院聯合平頭哥、芯來科技、賽昉科技等推出了RISC-V操作系統“傲來2.0-RV”。
如果説中國、俄羅斯、印度等國企業投入RISC-V有自主可控的考慮，那歐美企業轉向RISC-V，對這個新興指令集的崛起則更具有標誌性意義。
在剛剛過去的RISC-V峯會2022上，谷歌旗下安卓操作系統（Android）表示，希望RISC-V能和ARM平起平坐，成為安卓支持的一級平台（tier-1 platform）；高通的表態更激進，稱自2019年驍龍865開始，CPU戰略和路線圖就已轉向RISC-V。
眾所周知，自移動互聯網時代開啓以來，安卓和ARM一同築起了移動終端領域的“AA”生態體系，如今安卓為何會“一心二用”主動示好RISC-V？高通更是依靠ARM授權，成為高端移動處理器領域的領頭羊，為何現在又要堅決力挺RISC-V？
對於廣大消費者來説，更關心的是，RISC-V這種指令集有沒有地緣政治風險，會不會被卡脖子？未來有沒有可能打破舊有的生態秩序，和X86、ARM三分天下，甚至取而代之？
國外科技媒體報道截圖
“賺不了大錢”的ARM，要掘高通的根？
在講述一切事情之前，首先要釐清什麼是指令集。
所謂指令，就是指示處理器芯片執行某種運算、處理功能的命令，所有指令的集合就被稱作指令集，通常所説的X86、ARM、RISC-V、MIPS、LoongArch及SW64都是不同的指令集標準。
用通俗易懂的話來説，指令集標準類似語法規則，根據不同的語法規則可以寫出不同的文章，根據不同的指令集標準也就可以設計出不同的處理器微架構和芯片。作為一種規範，指令集標準往往用一本書或幾張紙來記錄描述，而處理器實現是基於指令集規範完成的源代碼。
從芯片設計上看，指令集標準相對沒有那麼重要，芯片設計業者的核心能力還是根據指令集進行微架構和核心設計，而微架構決定着芯片的性能、功耗和麪積（PPA）。但在軟件層面，指令集對軟件生態又非常重要，決定着軟件研發投入的效率。
2022年12月28日，中科院計算所研究員包雲崗在北京微電子國際研討會暨IC WORLD大會上的報告
自1978年6月英特爾發佈16位微處理器“8086”算起，X86指令集已有45年的發展歷史，如今X86在PC和服務器領域佔據主導地位；ARM指令集同樣歷史悠久，從1985年ARM V1指令集算起，距今也有近40年的歷史，目前ARM指令集在移動終端芯片領域具有絕對優勢。
近些年，隨着地緣政治局勢持續緊張，以及X86指令集的擁有者英特爾自己的主要業務就是X86處理器，追求自主可控的廠商基本不會首先考慮X86指令集。
ARM指令集和X86一樣，屬於企業私有，不過ARM總部位於歐洲，而且ARM自身不做芯片，而是專門通過授權的方式幫助其他芯片設計公司進行開發，這種開放模式也幫助ARM在移動互聯網時代大放異彩。
但如今高通、谷歌等公司的態度轉向表明，即便以前的“美國鐵桿盟友”，也不再把籌碼全部放在ARM身上，説白了就是不再完全信任ARM。這其中有什麼箇中緣由？
（資料圖）
地緣政治應該不是主要因素，畢竟ARM總部位於英國劍橋，即便被軟銀收購，控制權也處於日本手中，這些國家都是美國的盟友，應該不會去卡美國企業的脖子，所以關鍵原因應該還是商業考慮。
首先，ARM指令集為私人企業所有，和ARM的興衰掛鈎，如果把資源全部壓在ARM指令集身上，一旦ARM衰落，指令集也可能不再有競爭力。歷史上這樣的例子屢見不鮮，例如Alpha指令集隨着DEC被收購而消失，SPARC指令集隨着SUN公司沒落而無人問津，MIPS指令集隨着MIPS公司的顛沛流離而失去主流地位。
第二，ARM近兩年再度陷入“賣身”的動盪中。2020年，軟銀宣佈以400億美元的價格把ARM賣給英偉達，但折騰兩年之後，這筆出售未能通過各國的反壟斷調查而最終告吹。但很快，持續鉅額虧損的軟銀又啓動了ARM的IPO進程。而在此過程中，ARM中國又爆發了“奪權風波”，也外界吃瓜的同時擔心ARM的穩定。
第三，也是最關鍵的原因，就是ARM可能不會再像以前那麼開放。前面提到，ARM能在移動芯片領域表現出色，主要受益於其開放的授權模式。用ARM創始人的話來説，就是“可以將技術賣給所有人”。但這樣的商業模式雖可以搶佔市場份額，卻並沒有讓ARM賺到太多錢。
2021年，這家掌握全球智能手機產業命脈的公司，營收同比增長35%，但只有27億美元，上游客户蘋果則有數千億美元。雪上加霜的是，美國限制ARM對華出售先進CPU設計IP，這無疑會壓低ARM的營收。2021年，ARM中國合資企業約佔總收入的20%，即5.4億美元。
眼下，孫正義一心推動ARM重新上市，但想要高估值自然需要亮眼的財報和誘人的商業模式，在中國市場受限的情況下，ARM動起了改變授權模式的心思。
瞭解消費電子行業的都知道，目前包括高通、三星和聯發科在內的手機處理器廠商，在SoC芯片中採用的是ARM研發的公版CPU架構，而在GPU中，高通自研了Adreno GPU，聯發科採用的是Imagination GPU，三星採用的則是AMD的GPU，也由此形成了各自的差異化性能。
高通處理器發佈會
而根據高通兩個月前的爆料，在2024年之後，高通和其他半導體設計企業可能將無法向OEM客户提供ARM公版CPU外的其他自研SoC組件，因為ARM計劃將GPU、NPU、ISP等組件和CPU進行“捆綁銷售”。此事如果屬實，意味着高通等廠商要麼採用全ARM架構芯片，要麼自研CPU內核。前一種方案會導致廠商間的差異化減弱，後一種方案則會大幅增加研發難度。
這還不是最要命的。國外分析機構SemiAnalysis援引的高通起訴書顯示，從2025年起高通將無法繼續提供ARM架構的芯片，因為高通的ARM許可證協議將在2024年終止，ARM不會延長這份協議，也不會允許高通從2025年開始繼續提供ARM架構產品。
儘管高通是從其他信源得知ARM這一系列説辭的，但高通聽到這個能不急嗎？有科技媒體直言，這簡直是在掘高通的根，畢竟圍繞智能手機的相關業務是高通營收的半壁江山。
在高通的爆料引發軒然大波後，ARM出面表示高通的説法“充滿了不準確之處”。而就在高通起訴ARM之前，ARM率先起訴了高通和高通收購的Nuvia，指控兩者違反許可協議並侵犯商標權。此外，ARM還試圖通過起訴，迫使高通銷燬根據Nuvia與ARM授權協議開發的設計。
不管二者之間的恩怨真相如何，這一系列爭議無疑堅定了高通不再把“雞蛋全部放在一個籃子裏”的決心。在近期的RISC-V峯會2022上，高通產品管理總監Manju Varma透露，高通已在PC、移動設備、可穿戴設備、聯網汽車，以及AR/VR頭顯的SoC中使用RISC-V架構的微控制器，迄今為止已出貨超過6.5億個RISC-V內核，成為“RISC-V實施的領導者之一”。
不同於ARM和高通間的供應商客户關係，安卓（Android）和ARM之間是移動終端領域的軟硬件盟友關係（AA體系），就像英特爾和微軟在PC領域形成的Wintel聯盟。
在RISC-V峯會2022上，安卓工程總監Lars Bergstrom表示，希望RISC-V成為安卓支持的一級平台（tier-1 platform），這意味着在安卓眼中，RISC-V將和ARM平起平坐。而這應該和恩怨無關，更可能是由於RISC-V的影響力正日益增長。
不只是安卓想適配RISC-V，RISC-V硬件也在主動適配安卓。在前述峯會上，基於阿里平頭哥RISC-V SoC原型曳影1520，在安卓12（AOSP）上成功運行多媒體、3D渲染、AI識物等場景及功能。
中國工程院院士倪光南曾斷言，RISC-V未來有望和X86、ARM在CPU領域三分天下。但RISC-V未來真的能改變半導體行業的遊戲規則嗎？
發展勢頭迅猛，但挑戰X86和ARM仍任重道遠
與有數十年曆史的X86和ARM不同，2010年誕生於美國伯克利大學的RISC-V，還很年輕。
相比X86、ARM，RISC-V的最大特點是開源開放，相關源代碼和文檔免費公開，不被任何企業私有，但這並不意味着具體的處理器實現也都是開源免費的。基於RISC-V指令集規範，既可以由開源社區來開發開源免費版的處理器實現，也可以有商業公司開發收費授權版的處理器實現。2015年，負責管理運營RISC-V的非盈利組織“RISC-V基金會”成立，並於2019年遷址瑞士，成立了RISC-V國際基金會。
指令集、微架構設計和產品之間的關係分析（資料圖）
由於X86和ARM被歐美主導掌控，開放的指令集標準RISC-V也成為追求自主可控的國家的重要選擇。
中國就是RISC-V產業的主要推動者之一，目前在RISC-V國際基金會高級會員中，超過一半來自中國，包括阿里巴巴、華為、成為資本、中科院、中興通訊、騰訊等公司和機構，同時也有大量中國企業已基於RISC-V推出了芯片產品。
中國之外，印度和被西方持續制裁的俄羅斯也在押注RISC-V。
去年，印度電子和信息技術部以高級會員身份加入RISC-V國際基金會，目標是基於RISC-V自主研發微處理器，並在2023年12月前實現流片。俄羅斯也宣佈將為RISC-V處理器開發提供大量資金支持，並將此視為當務之急，“因為X86和ARM對俄羅斯來説，都存在不確定性和被歐美製裁的風險”。
但由於研發力量和投入資源的不同，目前能在RISC-V領域和中國並駕齊驅的還是歐美。
高通、谷歌、英特爾、希捷等美國企業都是RISC-V基金會的高級會員，蘋果、Meta等大公司也在RISC-V領域有所動作。歐洲同樣想減輕對X86和ARM的依賴，歐盟近期宣佈投入2.7億歐元，資助一個旨在構建基於RISC-V軟硬件的高性能計算機項目。
在眾多國家和企業的推動下，RISC-V也發展迅速。根據RISC-V國際基金會透露的數據，今年該基金會的會員數量同比增長超過26%，在70個國家/地區擁有超過3180名會員。如今，市場上已有超過100億個RISC-V核心，2025年RISC-V架構芯片有望突破800億顆。
但從近些年的進度來看，由於發展時間相對較短，RISC-V處理器核心一般會在性能與X86、ARM存在差距。直到2022年8月，阿里推出的SoC平台無劍600，才將RISC-V量產處理器的主頻從1GHz時代帶入2GHz時代，而2GHz主頻的RISC-V CPU與ARM在2016年推出的性能核Cortex-A73相當。
不過，RISC-V陣營正迅速縮小差距。2022年11月，美國公司SiFive推出5nm製程的RISC-V處理器P670，主頻最高可達3.4GHz，性能對標ARM在2020年推出的Cortex-A78，面積功耗相較A78還有一定優勢。而在RISC-V峯會2022上，美國公司Ventana發佈服務器級RISC-V核心Veyron V1，主頻可達3.6GHz。
迅猛的發展也讓RISC-V有了挑戰舊有秩序的自信。去年6月，RISC-V國際基金會CEO雷德蒙德在採訪中直言，RISC-V可能不會對X86構成生存風險，但ARM最好注意一下，因為RISC-V計劃在5年內完成ARM花了20年才取得的進展。
目前來看，RISC-V短時間內確實不會對X86造成威脅。
一方面，X86在全球PC處理器領域仍佔據接近90%的市場份額，在服務器CPU領域的市場份額也超過90%，圍繞X86已經形成龐大的應用生態體系鏈路；另一方面，X86是一種複雜指令集（CISC），ARM和RISC-V是精簡指令集（RISC），這兩種指令集分別適用於對功耗比要求不同的領域，多年來已經形成涇渭分明的市場劃分，比如X86集中在PC和數據中心，而ARM集中在移動和物聯網領域。
但即便對標ARM，RISC-V仍有很長的路要走。
2021年，ARM芯片出貨量高達292億顆，比RISC-V誕生以來的累計出貨量還多。作為IP龍頭，2019年ARM在移動處理器和物聯網處理器市場就已佔據90%的市場份額，還計劃在2028年佔據65%的網絡設備市場、90%的車載信息娛樂和駕駛員輔助市場，以及25%的數據中心市場。
從近期一些專家和業內人士的觀點來看，RISC-V目前可能處在2000年-2005年的ARM發展階段。
截至2022年末，中國大約有50款不同型號的國產RISC-V芯片量產，應用場景集中在MCU、電源管理、無線連接、存儲控制、物聯網等中低端場景，雖然技術落地已度過初級階段，但在國內產業化和商業化之路上，仍面臨不少“攔路虎”。
中科院推出開源高性能RISC-V處理器“香山”系列
由於誕生時間較短，RISC-V在中國本土市場，相關編譯器、開發工具和軟件開發環境及其他生態要素還在建設當中。此外，RISC-V早期發展大多在國外，因此國際協作至為關鍵。要讓RISC-V持續良性向前發展，顯然還需要更多生態夥伴的參與和配合，如何構建一個可持續的生態是擺在RISC-V面前的一道核心考題。
一些業內人士指出，雖然大企業做RISC-V芯片的很多，但是基本上都是把RISC-V當做備選，小企業搭便車的更多，而全力押注做RISC-V的小企業又很難產生影響力，開源的結果就是過度分散，這在一定程度上拖慢了RISC-V生態的完善，導致在軟件、工具鏈、人才和知識產權上還與主流架構存在差距。
“RISC-V產業化目前的難度還是在於沒有找到明確的市場切入點，也就是‘殺手級’應用場景。”北京開源芯片研究院助理院長唐丹指出，在移動端生態出現的前幾十年，ARM的發展也較為緩慢。目前，RISC-V在軟件生態鏈較短的IoT應用場景，特別是需要根據應用場景定製的市場，已經有廣泛的應用，但一個生態真正成熟還是要靠高端生態牽引。
但在倪光南等院士看來，RISC-V的確為中國掌握世界主流芯片的產業主動權提供了新機遇。藉助於開源開放的RISC-V指令集，擁有芯片微架構設計能力的企業都可以進行芯片開發，不會受政治因素制約。