9大芯片巨头的RISC-V阴谋:大哥卡对手脖子,二哥要另立门户
作者 | 雷峰网2022-01-28

在芯片从业者眼中,RISC-V无疑是继 x86 和 ARM 之后,第三大 CPU 指令集阵营。

投奔 RISC-V 对有些芯片巨头而言,无异于苹果和微软抛夫弃子,投入安卓怀抱。也犹如诺基亚,早早离开自己的“养子塞班”和“继父Windows”,选择其他操作系统。

小公司才谈对错,大公司只考虑利益。

过去几十年里,芯片巨头们依仗 x86 和 ARM 赚得盆满钵满,过程中自然形成了能左右企业决策的强势部门和合作伙伴。

在原有利益链的捆绑下,企业难革自己命,更无法对多年的战略伙伴背信弃义。新模式的推进,无论是内部阻力亦或是外部压力,都无比巨大。

因此在 RISC-V 发展的这十年来,即便无数专家验证了 RISC-V 的先进性,但这些巨头们在内外部利弊和高昂的替换成本面前,或跟风观望、或犹豫不决、或单刀直入、或浅尝辄止……

但有一点无比确定,新阵营称王之时,便是先帝权衡好原有利益冲突、从容布兵 RISC-V 之际,也可能是旧势力被新秀连根拔起的时刻。

先帝和新秀,谁最有可能成为新一轮革命的引领者?在利用 RISC-V 省钱和赚钱的路上,他们会遇到哪些阻碍?

半导体

开源 RISC-V,需要引领者

业内有一共识:开源 RISC-V 带来了新的商业模式。

传统上,一家企业想要在自家产品中集成芯片,需要先选择供货商,供货商与指令集架构、软件生态深度绑定,因此一旦做出选择便难以更改。

倘若切换到使用 RISC-V,开源的 RISC-V 不存在深度绑定的情况,因此会有成百上千家供应商任企业挑选,且能灵活切换其他供货商。

"从供应链安全的角度来看,RISC-V 开启了完全不一样的模式。可以预测,购买芯片的大客户将逐步转向 RISC-V。"中国科学院软件研究所 PLCT 实验室项目总监吴伟在和雷峰网交流时说道。

不过,当开源被视为 RISC-V 最大优势时,也逐渐成为 RISC-V 发展高性能 CPU 的阻碍。

RISC-V 国内积极推广者郭雄飞向雷峰网表示,想要做出基于 RISC-V 的高性能处理器,必须依靠大公司来推动。

"只有大公司才能不计成本,承担多年业务亏损的情况下持续研发 RISC-V 高性能CPU。"

这意味着,RISC-V 的引领者,将会诞生在有着多年移动端 CPU、桌面端 CPU 或服务器 CPU 设计经验的大公司中。

但问题在于,无法独享 RISC-V,又有谁愿意不计成本地为 RISC-V 产业贡献力量呢?

架构主导者切入,打压竞争对手的工具

x86 绝对控制者英特尔的 Plan B

对于其他架构主导者而言,RISC-V 是打压竞争对手的工具,也是保证供应链安全的提前布局。

1978 年,英特尔创造了 x86 指令集,并对该架构体系的演进拥有绝对的控制权,长期占据着一半以上的PC处理器市场和95%以上的服务器CPU市场。

在 x86漫长的成长历程中,平均每个月增加大约 3 条指令,从最初只包含汉堡和奶昔的小餐,到包含薯条、冰淇淋、牛排、红酒等食物种类愈发丰富的大餐,用餐者可以找到过去吃过的任何东西,但每次用餐所支付的套餐费用愈加昂贵。

x86 在维护向后兼容性的过程中不断扩展,给芯片开发商带来不少麻烦,同样也让英特尔在 PC 和服务器领域面对来自 Arm 的威胁,不得不制定 Plan B。

2018 年 5 月,英特尔参与 RISC-V 处理器 IP 厂商 SiFive 的 C 轮融资;

2021 年 6 月,英特尔拟以 20 亿美元收购 RISC-V 的消息传出(最终未坐实)。

一位拥有 20 余年半导体工作经验的业者在一次与雷峰网的交流中,用箱包比喻三种指令集架构,即 x86 好比 LV、爱马仕等奢侈品牌名包,ARM 类比轻奢包,RISC-V类比平价替代包。

"英特尔作为奢侈品牌,与其同轻奢品牌争夺市场,不如自己做包包工厂,卖几百块的平替包,既能赚钱,对自家品牌损害又小。"

所谓的包包工厂,是指 2021 年 3 月,英特尔新任 CEO Pat Gelsinger 宣布英特尔 IDM2.0 的战略转型,即改变以往的 IDM 模式,开放一部分晶圆代工厂为其他芯片设计公司制造芯片,一来充分利用英特尔闲置的工厂资源,二来缓解全球缺芯压力。

但与此同时,英特尔又不得不同客户一起卷入一场"权力的游戏"——与同类型高端芯片争夺产能时是否会优先为自家供货?昂贵的IP价格是否会劝退一部分客户?

拥有优先选择权的英特尔,也面临从一开始就失去一部分客户的风险,入局 RISC-V 成为英特尔升级 IDM2.0 的有效途径。

"英特尔想做代工生意,代工 SoC 最赚钱,SoC 中 CPU 又最赚钱。"这位业者解释道。

台积电最新财报也从侧面印证了这一观点,台积电官方数据显示,2021 财年第四季度,台积电 5nm 和 7nm 制程晶圆占据营收的 50%,智能手机占总收入的 44%,智能手机中需要用到如此先进制程芯片的,CPU 首当其冲。

虽然英特尔收购 SiFive 的消息只是虚晃一枪,但一业内人士向雷峰网透露,实际上SiFive 公司的原英特尔成员已全部被 Pat 召回,Pat 入局 RISC-V 的决心很大。

苹果、高通以备不时之需

与英特尔主导 x86 指令集架构不同,Arm 公司本身虽然主导着 Arm 架构升级,但其不参与最终的芯片设计和售卖,只做 IP 核生意。

虽然半导体行业公认"卖IP不赚钱",但这一诞生于体系日益庞大的半导体产业链中的新型商业模式,一方面保持着 Arm 的独立性,推动 Arm 营收稳定增长,另一方面也给了其他芯片设计公司公平竞争的机会。

1997 年,Arm9 问世并进入智能手机处理器,发展到今天,苹果和高通几乎成为 ARM 架构主导者,基于 ARM 自研芯片,前者从移动端驶向 PC 端且自产自销,后者自研手机芯片售卖给全球各地的终端厂商,几乎覆盖每一家手机品牌。

苹果虽然从不对外售卖自研的芯片,但一直引领着 ARM 架构向前发展,M1 芯片的成功也首次向业界证明了基于 ARM 指令集架构设计 PC 处理器的可行性。

有独立的 Arm 做靠山,即便是没有属于自己的指令集架构,苹果和高通也无需多虑。

但情况在 2020 年 9 月甚至更早之前开始改变。

2020 年 9 月,英伟达宣布拟以 400 亿美元收购 Arm,并承诺将继续把 Arm 作为一家独立的子公司运行,采用"客户中立"和"开放许可"的模式。

Arm 联合创始人赫尔曼·豪泽评价该笔交易,称这对剑桥、英国和欧洲来说是一场绝对的灾难,英伟达将摧毁 Arm 的商业模式,对 500 多家公司带来不良影响。

"独立性是 Arm 安身立命的关键,但从软银要收购Arm这个消息出现的那一刻,Arm 的独立性就已经消失了。"在郭雄飞看来,Arm独立性的丢失来得更早。

再看看高通和苹果对 RISC-V 的态度。

和英特尔一样,高通也是 SiFive 的重要投资方。此外,高通前 CEO Paul Jacobs和前 CTO Matt Grob于 2021 年 1 月共同加入一家 5G 初创公司,并推出了业界首个基于RISC-V架构完全开发且可编程的 5G 平台。

2021 年 9 月,苹果也被曝出正在招聘 RISC-V 工程师,业界猜测,苹果可能正在寻找Arm 开源架构的替代品。

"对于苹果而言,从战略上看,想要摆脱 Arm 带来的风险,在未来五年甚至更长的时间里,没有比RISC-V 更好的选择,其他指令集已经落后了,RISC-V是苹果最好的选择。"郭雄飞说道。

不少业内人士在同雷峰网交流中均表示,目前还不能确定苹果将基于 RISC-V 做何种研究,但可以肯定的是,苹果一定会在RISC-V方面做出突破性成绩之后,某一天突然对外宣布自己的成果,就像 M1 那样。

有观点认为,苹果是在自己封闭的生态中发展开源的 RISC-V,即便是基于 RISC-V研发出了移动端或 PC 端处理器,也不会对 RISC-V 产业的发展有太大的促进作用。

"这是大家对苹果的误解,苹果虽然生态不开放,但是苹果在开源软件领域活跃度非常高,同时也对开源软件贡献度有一定的要求。"吴伟说道。

吴伟同时表示,如果苹果能够在 RISC-V 做出成绩,资本市场将受到巨大鼓舞,进而推动 RISC-V 产业的发展。

新入局者主动出击,增强差异化竞争力

阿里平头哥的长期主义和眼下难题

在入局 RISC-V 的大公司中,阿里平头哥算是最特别的一家,是国内互联网大厂中率先在芯片领域投入的公司,也是全球云厂商中唯一将 RISC-V 技术成果对外公布的公司。

有强烈互联网基因的阿里,即便是在"造芯"这件事上也高调营销,在 RISC-V 领域的进展全都公开在列。

2018 年,阿里巴巴全资收购中天微,并将其与达摩院自研芯片业务进行整合,成立独立芯片公司平头哥。

短短一年时间,平头哥发布了第一个基于 RISC-V 的处理器 IP 核玄铁 910。

2021 年 1 月,平头哥芯片社区上传一段演示视频,让首个 RISC-V 版安卓 10 系统顺畅运行。

2021 年 10 月,平头哥又开源四款玄铁处理器 E902、E906、C906和C910。

平头哥基于开源的玄铁 RISC-V 系列已经拥有150多家客户、超500个授权数,其出货量达到 25 亿颗,是应用规模最大的国产 CPU IP。

对平头哥来说,处理器开源意味着将损失 IP 核授权带来的收入,但另一方面,开发者们能够在开源的基础上做软硬件适配,推动RISC-V生态的发展,进而推动阿里云端一体的生态繁荣。

"目前阿里云的营收能够占据整个阿里营收的三分之一,在云服务器方面,阿里将AWS 视为竞争对手,使用 RISC-V 既能降低成本,又能摆脱对 ARM 的依赖,因此平头哥的终极目标可能是做出基于 RISC-V 的服务器 CPU。"一位业内人士告诉雷峰网。

"阿里的决心很大,RISC-V 峰会上,阿里也是金牌赞助商。"这位业内人士补充到。

另一业内人士则认为,阿里服务器用量很大,换成 ARM 服务器能实现巨大的成本节省,同时与英特尔有更大的议价空间,而 RISC-V 只是生态建设的一步,本身无法带来巨大的经济效益。

"基于 RISC-V 生态让云计算、存储、传输与阿里云无缝衔接,最终给云端导流。本质上还是互联网流量思维。"

阿里入局 RISC-V 的决心不小,甚至甘愿放弃眼前利益,坚持长期主义。

不过也有人认为,坚持长期主义的阿里也面临 RISC-V 公司都面临的问题。

"RISC-V 市场看起来很热闹,但其实大多数公司都在宣传上都有一些透支,高估值,低营收。"某 RISC-V 从业者对此感叹道。

对阿里而言更是如此。"虽然阿里在 RISC-V 上确实有实力,但阿里在营销上也很夸张他们移植安卓的时候收获一波关注,我们真正在RISC-V业内深耕的人都不认为这是一件难度很大的事情。"一位国内某 RISC-V IP 公司销售总监说道。

平头哥让首个 RISC-V 版安卓 10 系统顺畅运行,是为了证明其硬件成熟度和系统能力。但作为一个演示视频,该系统只能在有限的环境中顺畅运行,一旦环境改变,将不再流畅运行。

其 RISC-V 业务与 Arm 服务器业务在营收方面的差距,也影响着阿里内部的态度。

一业内人士向雷峰网透露,因为营收低,阿里平头哥的 RISC-V 团队在内部被视为鸡肋,处于边缘地带,不少团队成员因不受重视而离开,在产业界寻找机会。

"其实从这次平头哥的发布会就能感受到,7nm Arm服务器的报道满天飞,开源了四款 RISC-V 处理器又怎么样呢?"

"半导体市场其实没有那么多情怀,所有的逻辑都是'如何省钱,如何赚钱',赚短期的钱和赚长期的钱。谁赚钱多,谁的声音就大,例如阿里平头哥内部,Arm服务器团队声音大, 做 RISC-V 的团队不赚钱,基本没声音,此次开源了几块开发板,就是为了赚长期的钱。"一位业内人士感叹道。

英伟达、谷歌进入 CPU 的机会,三星想有自己的指令集

在自研 CPU 这件事上,英伟达和谷歌是行业新兵。

2021 年 10 月,谷歌官宣了首款自研的 Tensor 芯片植入其 Pixel 6 和 6 Pro 手机中,为了增强其安全性,内置了一颗谷歌自研的独立安全芯片,改用内部设计的 RISC-V 处理器。

2021 年 4 月,GPU 巨头英伟达对外宣布进军 CPU,并公布其首款数据中心处理器 Grace,该 CPU 基于 Arm 架构,预计于 2023 年初上市。

作为 RISC-V 基金会战略会员,英伟达在 2019 年 VLSI 电路研讨会上,发布了一篇采用 RISC-V 指令集开发一款多芯片模块式的可扩展神经网络加速器论文,后又有招募 RISC-V 工程师消息曝出,表现出对 RISC-V 的关注。

三星也在大张旗鼓地拥抱 RISC-V。

2017 年,三星开始基于 RISC-V 做 RF 射频通讯芯片的测试与验证,第二年推出两款基于 RISC-V 架构的RF 射频芯片, 2019 年交付生产。

据公开资料,三星半导体实验室最初决定采用 RISC-V 处理器作新一代运算架构时,也遭到内部强烈反对,质疑 RISC-V 开源特性,纠错不易,软件生态发展也不够成熟。

最终在三星半导体实验室副总裁许俊昊的坚持下,三星做出了首个基于 RISC-V 的 5G 基带芯片系统,让三星对 RISC-V 的态度也更加乐观坚定。

"为了撑起未来 50 年运营成长,企业要有属于自己指令集 CPU 的研发实力。"许俊昊在一次媒体活动上表达三星入局 RISC-V 的目的。

2021 年 4 月,SiFive 宣布和三星 Foundry 扩大合作伙伴关系,以加速 AI SoC 的开发。

郭雄飞认为,对于大公司来说,应该有动力去创造更具差异化和竞争力的产品,选择 RISC-V 是一条路。

不过,就目前而言,无论是一边计划收购 Arm 一边入局 RISC-V 的英伟达,还是自研 SoC 的谷歌,还是希望拥有自己的指令集的三星,高性能 CPU 都不是其主要营收业务,是业务拓展,但并不关乎生死存亡。

而在 RISC-V 生态尚未完全成熟的情况下,这些大公司要进一步推进 RISC-V 必定要投入更多的财力和物力,因此目前对 RISC-V 的探索倾向于浅尝辄止。

被制裁者渴望"逆风翻盘",华为、中兴却没有成绩?

比架构主导者和新入局者更应该对 RISC-V 感到兴奋的,是曾经被制裁过的大公司。

在 RISC-V 基金会中,有三种不同等级的会员,并以缴纳会费的多少从高到低排序。

高级会员里的理事会级别每年需要缴纳 25 万美元会费,高级技术指导委员会级别每年需缴纳 10 万美元会费;战略会员根据其法人实体雇佣规模承担年度会员费,最高需要缴纳 3.5 万美元会费;普通会员主要是大学和非营利组织,不需要缴纳年费,企业不能加入这一级别。

在 RISC-V 基金会高级会员的列表上,华为、中兴赫然在列,只不过这两家曾受中美关系影响"流过血"的公司,似乎在 RISC-V 领域的动作十分低调。

华为鲜有几次对外公布自己在 RISC-V 领域的成绩,去年 12 月,华为推出一款基于RISC-V的电视CPU芯片。

"虽然华为受过制裁,但在入局 RISC-V 这件事上,华为没有国内一些互联网公司想得清楚。"一业内人士说道。

雷峰网了解到,2018 年,何庭波曾与 David Patterson 有过短暂的会面,何庭波向 David 表达了是否要将研发主力投入 RISC-V 中的犹豫,David 告诉何庭波:"英特尔做安腾处理器投了100亿美元,如果你想成为这样的公司,就必须要有这样的投入,如果你不投,竞争对手就会投。"

不过也有业内人士认为,华为是坚定的 RISC-V 支持者,只不过比较低调。

"事实上在 RISC-V 基金会各个技术工作组联席名单上,不少华为员工都担任了技术工作组的主席或联席主席,华为在英国、新加坡、俄罗斯都有团队在做 RISC-V 相关的技术工作,芯片、软件、标准都有在跟进。"另一位业内人士说道。

中兴更为神秘,从未有过相关信息见报,只有一次中兴通讯在某投资者平台上对网友所提出的"公司是否有研究 RISC-V 架构 CPU 芯片"这一问题时,给出了较为模糊的回答,表明中兴对未来具有成长性的技术在进行广泛的研究,促进产业生态的健康发展。

结语:长期利益是开源原动力

芯片大神Jim Keller在一次访谈中表示,在指令集上辩论是一件悲哀的事情。即指令集本身作为硬件和软件沟通的语言桥梁,没有好坏之分,只是在沟通的过程中,需要软硬件生态都足够成熟,才能让沟通效益最大化。

大公司们在选择指令集时,指令集本身并不是问题,只是在追求最大利益的过程中,不得不做出一些选择,在付出成本和代价的过程中铸造指令集架构间的优劣。

大概所谓的RISC-V领域的引领者,本质上无关于开源贡献精神,而是在一番精心推演后,自认为能节省最多成本、赚取最多利益,且着眼于长期利益的那位。


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