谈到x86和ARM，每个人可能都不陌生。基于X86的英特尔和AMD几乎占据了个人电脑芯片的主导地位，而ARM架构也开始在麒麟和小龙等手机终端芯片领域取得长足进步。

与这两种“主流”相比，另一种受中国半导体制造商欢迎的架构——RISC-V，可能没有那么高的公众意识。然而，在业内人士眼中，它是一只有着很高期望的“潜在股票”。

例如，中国科学院院士倪光南在比较x86、Arm和RISC-V时，认为RISC-V有可能发展成为世界主流处理器之一，从而形成英特尔、Arm和RISC-V在处理器领域的三足鼎立的世界格局。

一个“道人缘”并不是很高的结构，谁给它勇气去跟大人物抢食物？为什么一个来自美国技术生态的研究者对中国有着深厚的感情？

对比x86和ARM:谁是RISC-V？

老实说，尽管RISC-V已经流行了很多年，但很可能就连行业都不知道它是什么。

这不是真的。2020年，RISC-V基金会主席Krste Asanovic将亲自撰写一篇文章，证明RISC-V与《RISC-V不是开源处理器》 (RISC-V不是“开源处理器”)的合理性。这真是一个悲惨的结构。

那么，什么是RISC-V？我们试图用一种简单的方式来要求每个人进行分类：

首先，政府给了一个明确的定义。RISC-V是一种基于“精简指令集”原则的开源指令集体系结构。

聚焦，RISC-V不是处理器或芯片(实现)，而是指令集规范(规范)。

指令集是软件和硬件之间的接口，指示它如何在中央处理器中运行。作为一套标准规范，如何使用它来设计芯片级软件系统以帮助中央处理器更有效地运行取决于制造商。

(指令集、微体系结构设计和产品之间的关系分析)

第二，RISC-V会突然出现，这与它“为开源而生”的特性是分不开的。

一个中央处理器支持许多指令集。甚至在RISC-V出现之前，就有许多指令集体系结构，无论是x86、ARM、DEC、IBM 360、MIPS、SPARC等等。作为一名“切入学生”，RISC-V如何在弯道超车？由于其完全开放的性质。

2010年，当伯克利研究小组为新项目选择指令集时，他们发现许多当前的指令集都有知识产权限制。X86被英特尔阻止，ARM收取高额许可费，因此他们决定从头设计一个新的指令集。

四名成员仅用了三个月就完成了RISC-V的开发，并决定用BSD(伯克利软件分发)开源协议来打开它。这是一个有很大自由度的协议。用户几乎不受任何限制。任何人都可以基于RISC-V设计自己的处理器，无需支付授权费。这使得RISC-V看起来特别“无骨”。

此外，它是根据简化指令的思想开发的。精简指令集计算机-RISC体系结构可以降低中央处理器的复杂性，并允许在相同的技术水平上生产更强大的中央处理器。自然，他们很快就有了大量开源实践和流案例。

在此基础上，RISC-V开始收获其最重要的芯片——33，354个群落生态。

没有生态系统的支持，每一种芯片都无法实现商业化规模。例如，x86的优势来自英特尔多年来开发的服务器芯片生态系统。指令集向上接受软件，向下标准化硬件。作为“中间人”，它自然需要两端的生态力量。

随着RISC-V指令集在技术方面的成熟，加州大学伯克利分校于2015年成立了一个非营利组织——RISC-V基金会，以构建RISC-V生态系统。果然，会员的年增长率超过了100%。

谷歌、高通、IBM、Avida、恩智浦、西方数据、Microsemi、中国科学院计算研究所、麻省理工学院、华盛顿大学、英国航空航天系统公司、华为、特斯拉、三星、日立、希捷、阿里巴巴、领英.知名企业和研究机构一个接一个地加入进来。

RISC-V汇集了半导体设计公司、系统集成商、设备制造商、军工企业、科研机构等行业力量，自然会带来频繁的工具链和应用报告。

去年，特斯拉考虑在新芯片中使用免费的RISC-V设计。英伟达还将把RISC-V用于图形处理器内部控制器。三星还透露，它将在各种芯片上为5G旗舰手机采用思飞的RISC-V内核。

RISC-V的生态链日益增长和完善，甚至可以在某些细分市场与ARM竞争。在这一点上，你可能不会惊讶它已经成为“三个中央处理器之一”。

再见：RISC-V的中国爱情

有了这样一个重要的开源架构，RISC-V自然得到了政府的大力支持，而政府也渴望半导体产业。

例如，印度政府资助的处理器相关项目开始向RISC-V靠拢，使RISC-V成为事实上的国家指令集。巴基斯坦政府还宣布，RISC-V将被列为国家首选建筑。但要说RISC-V离哪个国家最近，中国确实是最好的国家之一。

一方面，它体现在产业整合的程度上。

包括计算研究所、华为和阿里巴巴集团在内的20多家国内企业和机构加入了RISC-V基金会。柏克莱和清华还在深圳建立了RIOS实验室，以支持RISC-V软件生态。2018年7月，上海经济和信息化委员会发布了中国首个RISC-V支持政策。

一些数据显示，中国有300多家公司关注或开发RISC-V指令集。然而，到目前为止，许多企业已经建立了基于RISC-V的开源芯片的关键技术，并推出了相关产品，如由平头半导体公司推出的基于RISC-V架构的铁铉910处理器的IP核。

另一方面，它反映在国际舆论的动态中。

例如，在贸易战期间，RISC-V处理器是否涉及美国出口管制法规引起了相当大的争论。虽然RISC-V处理器是由美国以外的企业(包括欧洲、中国等)独立开发的。)将不会受到实质性的出口管制限制。然而，RISC-V基金会决定将其总部迁至瑞士。这种态度显然不同于其他美国科技公司。

那么，除了坚持开放和自由的概念之外，我担心中国这块土地和RISC-V之间的化学反应也需要进行逻辑追踪。

目前，RISC-V爱上中国有三个主要原因：

原因之一是RISC-V本身的特殊优势。

开源指令集并不少见，为什么RISC-V可以是独一无二的，免费和开放这种共性是不够的。与以前的指令集体系结构相比，RISC-V有三个特点：第一，简洁。作为商业架构，x86和ARM必须保留许多过时的定义，以保持向后兼容性。作为一颗冉冉升起的新星，RISC-V没有这些历史包袱。因为它不需要向后兼容，指令集文档相对较短，因此允许开发人员更快地开始。

其次，RISC-V的模块化架构为制造商提供了更高的灵活性和定制生产的先决条件。RISC-V是第一个根据特定场景选择合适指令集的架构。不同的部分可以以模块化的方式组织在一起，把它们需要的东西像盘子一样拿走，这样就可以使用统一的体系结构来满足各种应用需求。这种扩展性可以减少芯片开发的周期和门槛，小公司也可以参与其中，直接提高厂商的差异化竞争力。

然而，像应用(应用操作系统)、实时(实时)和嵌入式(嵌入式)一样，它们在ARM体系结构中是不兼容的，并且不能被定制。

第二个原因是中国制造商的强烈支持。

RISC-V在中国的成功与我国的芯片研发被他人控制有关。基于开源RISC-V，制造具有自主知识产权的芯片，培育相应的产业生态，无疑是中国半导体沙漠中的一股清泉。

尤其是在不确定的政治环境下，全球90%以上的服务器芯片市场都是基于英特尔的x86架构，而ARM已经被日本软银收购。虽然可以购买知识产权许可，但它缺乏设计中央处理器的核心能力。基于许可证的行业能否长期稳定也是一个未解之谜。RISC-V指令集本身不是商品，因此争议较少。

除了政策风险，中国蓬勃发展的人工智能建设进一步推动国内制造商接受RISC-V。例如，智能硬件，如智能扬声器和智能家庭，需要更多的边缘计算能力支持，也需要更高的架构灵活性，需要根据市场和技术的变化不断调整。RISC-V可以满足不断增加新指令的需求，但对于像ARM这样的架构来说很难。

在中国制造商眼中，RISC-V已经成为“宠儿”，这并不奇怪。

第三是一切都相互关联的热土。

如果说中国接受RISC-V的原因就在前方，那么RISC-V也深深依赖于中国。

我们知道x86指令集基本上占据了个人电脑市场，而ARM指令集占据了移动处理器市场的大部分。RISC-V是别人的家，它可能会发现更难撼动市场。AIoT的出现给RISC-V带来了前所未有的机遇。

一方面，X86和ARM在这一领域没有先发优势，更不用说称霸江湖，这就给了RISC-V与之竞争的前提。此外，物联网对软硬件生态系统的要求没有手机高。它的短产业链和垂直场景，以及RISC-V安卓系统的分散、灵活和可配置的特点，也决定了它更适合在这个世界上自由飞行。

此外，物联网制造商对成本更敏感。RISC-V免除了昂贵的指令集许可费，可以激活更多没有能力独立设计SoC的企业加入生态建设的行列，开发多样化的RISC-V设备，并以全面的创新激活整个开发生态系统。

事实上，市场上的RISC-V架构芯片，如华米科技的AI芯片黄山1号和中天微电子的CK902，都是针对物联网这个大市场的。显然，当生态建设由一个国家和整个产业共同推动时，这种潜在的能量要比某个巨人的强大得多。因此，理所当然的是，RISC-V应该高速发展并重视中国。

如果WinTel在x86时代竞争个人电脑和服务器，而ARM Android竞争智能手机的力量，RISC-V将会以AIoT为粘合剂拥抱中国产业，并将会持续很长时间。

RISC-V与中国半导体展望

如何在幕后携手共进，对中国相关产业来说意义重大。

在这个时候，恐怕我们需要暂时摆脱“热恋”的情绪，考虑一些“成家立业”的实际问题。

首先，与ARM和x86相比，RISC-V的生态仍然不完整。目前，RISC-V生态主要应用于相对低端的产品，在高性能服务器CPU和GPU上没有大范围的应用。

一方面，基于RISC-V芯片的相应软件和工具链还有待完善。开源代码可以不用使用。开源指令集并不意味着CPU内核同时被授权，这给芯片公司提出了很多设计和研究的要求。显然，RISC-V对于中国工业来说，在硬核芯片面前只是一条捷径，前面还有很多山要爬。

其次，在前瞻性技术没有被突破的前提下，RISC-V在中国表现出过度的市场推广倾向。“在国外开拓新资源，在国内独立自主”的旧传统已经充分发扬光大。在芯片“瓶颈”的焦虑下，该公司通过炒作和建立合资企业被标榜为自主可控。例如，在中国，人们普遍认为“RISC-V是开源的”正在扮演一个边缘角色。胸部

这种过度炒作消耗了公众的信任，也将透支RISC-V和相关产品的可信度，从而拖累中国核心。

此外，每种结构的产业适用性都需要百花齐放的产业链创新来支撑。尽管RISC-V给了每个制造商设计硬件的自由，但由于各种设备和向后兼容性，安卓系统也会有同样的问题，比如不同的标准和不完善的开发生态。

这很可能导致不同芯片制造商的RISC-V架构处理器在实际应用中无法适应相同的软件。尽管严重的碎片化问题尚未出现，但AIoT网络的特点决定了这种现象几乎是不可避免的。

一家强大的领先制造商以垂直生态的方式培育开发人员，标准化大多数代码，为不干扰核心的应用程序扩展留出空间，并建立基础平台，如相关的应用程序市场，这可能会推动行业更快地形成RISC-V创新生态。

最后，RISC-V核心应用场景物联网安全问题也必须开始提供完整的工业解决方案。

片上系统芯片的安全机制通常是强制硬件隔离程序、数据和存储，以建立一个可信的执行环境。以及作为信任之根的唯一证书和密钥，加上安全启动和一系列工具，共同保护系统的安全。RISC-V的系统指令和特权指令中没有安全指令。它使用软件域多区域以硬件增强的方式确保稳定运行。

在这种情况下，RISC-V希望与AIoT和5G波一起繁荣，并与ARM和x86竞争，它必须在安全性方面更好，以获得芯片制造商和普通用户的信任。

最近，RISC-V基金会成立了RISC-V安全常设委员会，讨论围绕物联网设备、嵌入式系统和基于RISC-V指令集的机器学习的安全改进方案。中国将如何反应还有待观察。

(RISC-V处理器增长趋势和主要应用市场)

Semico Research在其《RISC-V市场分析：新兴市场》报告中指出，到2025年，市场预计将消耗624亿个RISC-V处理器内核。从2018年到2025年，RISC-V处理器内核的平均复合年增长率将达到146.2%。其中，5G手机、通信、工业等细分市场将为RISC-V制造商带来新的机器。

今天，我们可以讨论RISC-V在中国市场的受欢迎程度，这也证明中国半导体企业已经达到了一个新的阶段，有信心和潜力达到更高的产业上限。除了RISC-V之外，像龙芯和MIPS这样的开源架构也在行业独立的选择之列。

这场高层结构之战将会有多繁荣的细节值得我们持续关注。