文章|半导体行业视角 近日，RISC-V International首席执行官Calista Redmond在Embedded World上宣布，RISC-V架构内核出货量已达100亿颗。
这不是一件容易的事。
现在流行的Arm架构经历了17年的反复变革，才在2008年达到了这一里程碑，而RISC-V只用了12年就实现了。
Calista Redmond预测，到2025年，RISC-V架构内核的出货量将达到800亿颗。
近年来，RISC-V呈现出越来越好的发展势头，这一切都得益于其超精简的指令集架构（ISA）和开源生态系统。
RISC-V 是 U.C. 开发的模块化 RISC 指令集。
伯克利。
“V”包含两层含义：一是伯克利从RISC I开始设计，目前处于第五代指令集架构；其次，它代表变异和向量。
与x86和Arm架构的高IP成本不同，RISC-V采用BSD开源协议给予用户很大的自由度，允许用户修改和重新分发开源代码，也允许基于开源代码开发商业软件。
RISC-V最大的特点就是简单。
它力求通过架构的定义使硬件实现足够简单。
目前的《RISC-V架构文档》分为“指令集文档”（riscv-spec-v2.2.pdf）和“特权架构文档”（riscv-privileged-v1.10.pdf）。
“指令集文档”有145页长，而“特权架构文档”只有91页长。
熟悉架构的工程师只需1~2天就能读完。
虽然RISC-V的架构文档在不断丰富，但与x86和Arm的架构文档相比，RISC-V的篇幅可以说是极其短小和简洁。
。
RISC-V架构还具有后来者居上的优势。
经过多年的发展，计算机体系结构已经非常成熟，多年来暴露出的问题也已经被深入研究。
因此，新的RISC-V架构可以避免它们，不承担负担。
向后兼容性的历史包袱。
另外，与其他成熟的处理器架构相比，RISC-V的一个重要特点是它是模块化架构。
因此，RISC-V架构不仅短小紧凑，而且不同的部分可以以模块化的方式组织在一起，从而试图通过统一的架构来满足各种应用。
这种模块化在 x86 和 Arm 架构中是不具备的。
以Arm为例。
Arm的架构分为A、R和M三个系列，分别针对Application（应用操作系统）、Real-Time（实时）和Embedded（嵌入式）三个领域。
它们彼此没有关系。
兼容的。
然而，模块化RISC-V允许用户灵活选择不同的模块组合，以满足不同的应用场景。
例如，对于小面积、低功耗的嵌入式场景，用户可以选择RV32IC组合的指令集，仅使用Machine Mode；在高性能应用操作系统场景下，可以选择RV32IMFDC等指令集，并使用两种模式：Machine Mode和User Mode。
并且它们的共同部分可以互相兼容。
短小精悍的架构和模块化的理念使得RISC-V的指令数量非常简洁。
RISC-V基本指令数量只有40多条，加上其他模块化扩展指令，总数不超过100条。
RISC-V的机会 无论是Arm还是RISC-V，其基本应用领域都是嵌入式系统。
但随着相关处理器性能的提升和应用的发展，它们在高性能计算领域已经开始显现出优势。
例如，近年来，基于Arm架构的CPU在服务器和PC市场开始流行，并被称为以苹果、谷歌、亚马逊、阿里巴巴为代表的大型科技和互联网公司的高度重视，并相关产品也在蚕食传统x86架构CPU的市场份额。
同样，RISC-V也有类似的机会，并且在以数据中心为代表的高性能计算市场中展现出了更多的价值。
目前，RISC-V在数据中心的应用前景日益明朗，因为数据中心的整体架构正在向定制化、异构化的方向发展。
具体来说，它正在从单一处理器供应商转变为由多个处理器组成的供应商。
来自供应商（包括系统公司自己的设计团队）的处理器和加速器的混合架构。
异构性的重要原因之一是服务器供电和冷却机架的成本持续上升，并且需要更紧密的集成来处理 AI/ML 应用程序。
此外，需要处理的数据量正在显着增加。
此外，边缘侧数据中心的兴起给整个数据中心行业带来了前所未有的变化。
英特尔作为数据中心处理器的霸主，正在向异构方向发展。
其IPU概念集成了CPU、GPU、FPGA和AI。
在此基础上，该公司也非常重视RISC-V。
在过去的很多年里，英特尔一直拒绝向第三方IP开放其处理器架构，但这两年，该公司开始允许在其解决方案中集成Arm和RISC-V内核，英特尔也作为主要成员加入RISC-V国际组织。
此外，英特尔正在大力推进其代工业务（IFS）。
该公司表示，正在研究与Andes Technology、Esperanto Technologies、SiFive和Ventana Micro Systems等RISC-V公司合作，以确保RISC-V能够更轻松地集成到IFS制造的芯片中，并加快上市时间。
在英特尔的帮助下，RISC-V可以加速集成到数据中心。
虽然目前的商用案例和规模还非常有限，但从长远来看，为各大芯片供应商的定制化奠定了基础。
除了Intel之外，Nvidia、IBM、西部数据等主要厂商也开始在其处理器或控制器系统中引入RISC-V。
有理由相信，基于RISC-V架构的数据中心处理器有望在未来三到四年内普及。
另外，异构计算的发展有更多的制造工艺保证，这就是目前热议的chiplet。
这是 RISC-V 集成到数据中心处理器中的好时机。
Intel、AMD等大型处理器厂商是Chiplet的主要推动力。
再加上以台积电为代表的晶圆代工厂的助力，数据中心的异构计算有着巨大的发展潜力。
这些对于 RISC-V 来说都很重要。
是非常有益的。
RISC-V的新进展过去几年，RISC-V发展非常快。
前面提到，其出货量已经达到100亿颗，比同期的Arm还要快。
进入2022年以来，RISC-V在规范丰富、扩展、商业化等方面取得了新的进展。
今年6月，RISC-V国际发布了四个规范和扩展，分别是：RiSC-V高效跟踪（E-Trace）、RISC-V管理程序二进制接口（SBI）、RISC-V统一可扩展固件接口（UEFI）规范，以及 RISC-V Zmmul 乘法扩展。
E-Trace 定义了一种高效的处理器跟踪方法，非常适合调试从微嵌入式设计到超级计算机的多种类型的应用程序。
E-Trace指定了RISC-V内核和编码器之间的信号、压缩分支跟踪算法以及用于封装压缩分支跟踪信息的数据包格式。
SBI规范使用管理程序模式（S模式或VS模式）下的应用程序二进制接口在硬件平台和操作系统内核之间构建固件层。
它支持跨所有 RISC-V 操作系统实现的通用平台服务。
目前，多个RISC-V成员已在其解决方案中实施了RISC-V SBI规范。
UEFI协议将现有的UEFI标准引入RISC-V平台，该规范的开发和批准由Ventana Micro的Sunil V L和VRULL GmbH的PHILipp Tomsich领导。
RISC-V Zmmul 乘法支持需要乘法运算但不需要除法的低成本实现，并且是 RISC-V 非特权规范的一部分。
Zmmul 扩展对于 FPGA 软核应用特别有利。
除了上述四个新规范和扩展的发布外，RISC-V近期在商业化和应用扩展方面也取得了新进展。
6月初，Microchip宣布开始量产支持RISC-V的FPGA（PolarFire SoC）。
该产品利用 RISC-V 指令集架构来实现定制功能，与其他解决方案相比，可提高能效、安全性和可靠性，并且还包括确定性非对称多处理 (AMP) 模式等新功能，允许用户运行 Linux 操作系统系统同时运行最高性能的实时应用程序。
同时，该公司的Mi-V生态系统也开始采用RISC-V。
Mi-V涵盖各种IP、硬件、操作系统、中间件、调试器、编译器和设计服务。
超过 20 个合作伙伴正在基于这个生态系统进行协作。
同样在 6 月，一个欧洲大学生团队“拼凑”了一台名为 Monte Cimone 的 RISC-V 超级计算机。
其最大的特点是很好地平衡了功耗和性能，展现了RISC-V的优势。
高性能计算应用的发展潜力。
据悉，Monte Cimone由六块双板服务器组成，每块主板均符合行业标准Mini-ITX外形尺寸（170毫米×170毫米）。
每块主板均配备 SiFive Freedom U740 SoC 和 16GB DDR 内存，以及运行速度为 7.8 GB/s 的 PCIe Gen 3 x8 总线、千兆以太网端口和 USB 3.2 Gen 1 接口。
每个节点都有一个M2M密钥扩展插槽，由操作系统使用的1TB NVME 2280 SSD占用。
将 microSD 卡插入每个板以进行 UEFI 引导。
每个节点集成两个250W电源，以支持硬件和未来的PCIe加速器和扩展板。
Monte Cimone的设计理念并不是追求绝对的浮点性能，目标也不是进入世界超级计算机500强之列。
此类 RISC-V 超级计算机针对的是低功耗应用。
目前，类似的系统在云计算、数据中心和边缘计算应用中都有越来越大的发展空间。
结论无论是嵌入式系统还是高性能数据中心应用，RISC-V都对Arm发起了挑战，而且发展势头非常强劲。
这从Arm近年来的经营策略也可以看出。
Arm 的主要收入来源是授权。
费用和特许权使用费。
在 RISC-V 兴起之前，想要免除这些费用是不可能的。
不过，由于后者的发展势头势不可挡，Arm近两年也开始为客户免除相关费用。
主要原因是RISC-V给它带来了很大的压力。
目前，无论是嵌入式系统还是以数据中心为代表的高性能计算应用，原本只有x86作为竞争对手的Arm，现在有了RISC-V，竞争将变得更加激烈。
但市场空间足够大，拓展潜力巨大。
另外，随着技术和应用需求的发展，除了竞争之外，融合发展也是这三者的一种出路。
日益庞大的系统和海量数据使企业数据中心面临着日益增加的成本和功耗压力，为异构计算提供了很大的发展空间，而RISC-V在其中可以发挥更重要的作用。
而且，现在有了x86巨头英特尔的支持，RISC-V的未来将会更加清晰。