本文來(lái)自微信公眾號(hào)：知識(shí)自動(dòng)化 （ID：zhishipai），作者：包云崗
原文標(biāo)題：《包云崗 | 芯片突圍記》
被人忽略的微架構(gòu)能力
精簡(jiǎn)指令集 RISC 是計(jì)算器芯片發(fā)展史上的一個(gè)傳奇。它最得意的作品，就是 1983 年英國(guó) Acorn 公司，開(kāi)啟了基于加州大學(xué)伯克利分校 RISC 項(xiàng)目理念的新處理器架構(gòu)研發(fā)項(xiàng)目 Acorn RISC Machine (ARM)，這就是如今統(tǒng)治移動(dòng)芯片的 ARM 架構(gòu)的肇始。而伯克利的 RISC 項(xiàng)目在 1980 年代發(fā)展了四代，2010 年啟動(dòng)了第五代設(shè)計(jì)，即 RISC-V。
RISC-V 是一種指令集，并不是一種處理器的實(shí)現(xiàn)。指令集是一種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，相當(dāng)于是大家的一個(gè)約定。如果遵循同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，那么不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的軟件和硬件就能在一起工作，就跟螺釘螺母的尺寸規(guī)范一樣。
有了指令集標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，下一步最重要的就是芯片設(shè)計(jì)。根據(jù)指令集來(lái)去完成微架構(gòu)的設(shè)計(jì)，形成文檔，然后通過(guò)工程開(kāi)發(fā)形成源代碼。有了源代碼之后，就可以用 EDA 軟件形成芯片版圖，最后交給臺(tái)積電或中芯國(guó)際這些代工廠(chǎng)去流片，實(shí)現(xiàn)芯片制造。
當(dāng)很多人將焦點(diǎn)集中在制造的裝備或者設(shè)計(jì)的軟件的時(shí)候，也很容易悄悄地忽略了看不見(jiàn)“微架構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)”。實(shí)際上，這是非常重要的能力，是芯片設(shè)計(jì)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
當(dāng)具備微架構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力后，將不再受限于指令集。如果要更換一種指令集，也將非常容易。在過(guò)去幾十年，英特爾處理器的性能在不斷地提升，原因到底是什么？指令集的增加固然是看得見(jiàn)的積累，但更重要的是，英特爾處理器微架構(gòu)和工藝的不斷演進(jìn)。從 1995 年英特爾的 P6 架構(gòu)開(kāi)始，到 2000 年再到 2006 年，大概每五年一代架構(gòu)就會(huì)演進(jìn)一次。不斷迭代過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)微架構(gòu)層面的優(yōu)化。而這正是英特爾設(shè)計(jì)能力的核心。甚至從這個(gè)角度來(lái)看，指令集在某種程度上并不是那么重要，因?yàn)樗皇且环N標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。而微架構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力，才真正決定了一顆芯片的性能、功耗和面積。蘋(píng)果公司在過(guò)去幾十年更換了多個(gè)指令集，從摩托羅拉到英特爾、到 PowerPC、再到今天的 ARM。由于蘋(píng)果自身的垂直協(xié)同設(shè)計(jì)能力很強(qiáng)，更換指令集并不是一件太難的事情。國(guó)內(nèi)的龍芯公司，因?yàn)榫邆浜軓?qiáng)的芯片設(shè)計(jì)能力，從 MIPS 指令集更換到自有指令集龍芯（LoongArch）指令集時(shí)，微架構(gòu)設(shè)計(jì)也幾乎不用做太多改變。國(guó)內(nèi)還有企業(yè)在研發(fā)可以同時(shí)支持 Arm 和 RISC-V 的設(shè)計(jì)，也是因?yàn)榈讓拥奈⒓軜?gòu)設(shè)計(jì)并不需要大的變化，就可以支持不同的指令集。
指令集與生態(tài)
指令集不重要了嗎？如果從軟件生態(tài)而言，卻是至關(guān)重要的。它會(huì)決定軟件生態(tài)開(kāi)發(fā)的效率。早年的 IBM 計(jì)算機(jī)，每一臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令集都是獨(dú)立的，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的軟件投入特別大。1964 年 IBM 推出的 System / 360 計(jì)算機(jī)改變了這個(gè)格局，形成了統(tǒng)一的指令集，從而計(jì)算機(jī)軟件和硬件可以分離開(kāi)。這次標(biāo)準(zhǔn)化的指令集延伸開(kāi)來(lái)，逐漸使得獨(dú)立的軟件產(chǎn)業(yè)成為可能。統(tǒng)一的指令集，雖然對(duì)單一公司的作用沒(méi)有架構(gòu)能力重要，但對(duì)于軟件生態(tài)卻是決定性的影響。
但是，在過(guò)去的幾十年時(shí)間里，指令集均屬于公司私有，如 X86、ARM、MIPS、SPARC 等。2010 年，加州大學(xué)伯克利分校 David Patterson 教授提出一個(gè)響亮的口號(hào) “指令集應(yīng)該免費(fèi)”，這個(gè)理念立刻得到全世界的認(rèn)可。伯克利分校所推出的 RISC-V 更是蓬勃發(fā)展起來(lái)。既然指令集不再屬于某一個(gè)公司，那么全世界可以共同去建設(shè)。一種全新的開(kāi)源開(kāi)放共享的處理器生態(tài)出現(xiàn)了。而共建模式的核心，就在于把標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分離。這就和通信領(lǐng)域的 5G 通信標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)機(jī)制非常類(lèi)似。5G 標(biāo)準(zhǔn)由非盈利組織 3GPP 組織來(lái)負(fù)責(zé)制定，而各個(gè)企業(yè)可以根據(jù) 5G 標(biāo)準(zhǔn)去做自己的產(chǎn)品，在開(kāi)放的模式下去競(jìng)爭(zhēng)。
類(lèi)似的，RISC-V 也帶來(lái)了這樣的新機(jī)會(huì)，指令集的標(biāo)準(zhǔn)由 RISC-V 國(guó)際基金會(huì)來(lái)制定。基于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，不同國(guó)家的不同企業(yè)都可以來(lái)研制不同的 RISC-V 產(chǎn)品，例如，美國(guó)硅谷新秀 Sifive 公司的 RISC-V 產(chǎn)品、國(guó)內(nèi)阿里平頭哥的玄鐵 RISC-V 處理器、以及中科院在開(kāi)發(fā)的香山處理器。這為后進(jìn)入賽道的處理器廠(chǎng)家，帶來(lái)了一種新模式，即“5G 模式發(fā)展芯片”。在過(guò)去 20 多年，國(guó)內(nèi)的處理器發(fā)展模式，主要有“高鐵模式”和“北斗模式”。高鐵模式代表了一種融入現(xiàn)有生態(tài)的思路，通過(guò)引進(jìn)-消化-吸收-再創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)，代表企業(yè)有海光、海思和飛騰。而北斗模式則是獨(dú)立構(gòu)建技術(shù)體系和生態(tài)，以龍芯、申威為代表。而“5G 模式”意味著中國(guó)的處理器可以采用第三種模式，制定開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，自研核心技術(shù)，在開(kāi)放的框架下去競(jìng)爭(zhēng)和合作，并且面向國(guó)際市場(chǎng)和生態(tài)建設(shè)。
RISC-V 的再認(rèn)識(shí)
盡管 RISC-V 意義重大，但行業(yè)依然有很多誤解。2022 年 12 月，David Patterson 教授寫(xiě)了一篇文章，專(zhuān)門(mén)來(lái)糾正關(guān)于 RISC-V 的一些謬誤。
第一個(gè)誤解，RISC-V 是一個(gè)開(kāi)源處理器，就像 Linux 是一個(gè)開(kāi)源操系統(tǒng)。實(shí)際上，RISC-V 不是一個(gè)開(kāi)源處理器，它只是一種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，本質(zhì)上是一本描述性手冊(cè)，類(lèi)似以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、USB 標(biāo)準(zhǔn)等。而 Linux 操作系統(tǒng)是一種源代碼。所以這兩個(gè)不具備可比性。RISC-V 就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而國(guó)際基金會(huì)就類(lèi)似一個(gè)制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的工作組。
第二個(gè)誤解，成熟封閉的指令集要比選擇開(kāi)放的指令集更安全可靠。安全性跟封閉和開(kāi)源并無(wú)關(guān)系。封閉指令集屬于公司，就會(huì)和公司的命運(yùn)緊密綁定。如果公司不景氣，該公司的指令集就會(huì)消失，供應(yīng)鏈安全無(wú)法得到保障。歷史上消失的指令有很多，包括像曾經(jīng)一度流行的 DEC VAX 和 DEC Alpha 指令集。此外，封閉指令集也未必穩(wěn)定，當(dāng)年 MIPS 曾經(jīng)賣(mài)給了六個(gè)企業(yè)，ARM 也有三個(gè)東家，而更換一個(gè)東家就意味著商業(yè)模式可能會(huì)發(fā)生變化。
第三個(gè)誤解，封閉的指令集是整齊劃一，沒(méi)有碎片化的割裂狀態(tài)。實(shí)際上，封閉指令集會(huì)在其生命周期中，經(jīng)常碰到無(wú)法預(yù)見(jiàn)的不兼容問(wèn)題。即使在 ARM 的一個(gè)體系下，也出現(xiàn)過(guò)不兼容的情況。ARMv1 到 ARMv7 使用 32 位地址空間，然而在下一代能夠同時(shí)提供 32 位和 64 位地址版本的 ARMv8-a，卻無(wú)法兼容。而且，即使同一代產(chǎn)品，ARMv8-a 和 ARMv8-m 也存在不兼容。碎片化，在某種程度上其實(shí)是一種常態(tài)。
第四個(gè)誤解，相對(duì)于封閉指令集，RISC-V 的模塊化導(dǎo)致了更加碎片化的軟件生態(tài)。在這一點(diǎn)上，RISC-V 技術(shù)工作組已經(jīng)在提供一些新的機(jī)制，比如通過(guò)配置（Profile）機(jī)制，來(lái)規(guī)范軟件生態(tài)，從而使軟件不會(huì)像想象得那么碎片化。
最后一個(gè)謬誤，很多人斷言 RISC-V 不可能成為主流指令集。這一點(diǎn)結(jié)論為時(shí)過(guò)早。從技術(shù)上而言，RISC-V 是可以去支持從嵌入式、到普通計(jì)算機(jī)、一直到超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的，并不存在系統(tǒng)性缺陷。如果從商業(yè)角度而言，更加開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，往往會(huì)更有生命力。這一點(diǎn)倒是可以跟 Linux 操作系統(tǒng)的成功相媲美。
RISC-V 的五大趨勢(shì)
RISC-V 已經(jīng)開(kāi)始往高性能領(lǐng)域發(fā)展了。以前很多人認(rèn)為它只能在嵌入式領(lǐng)域，但最近這幾年，已經(jīng)出現(xiàn)了一批 RISC-V 高性能處理器實(shí)現(xiàn)，代表企業(yè)有硅谷的 Sifive、Ventana，在技術(shù)上有一定優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)還有香山處理器，以及上海賽昉。SiFive 近期推出高達(dá) 3.4GHz 的 RISC-V 處理器，性能可以對(duì)標(biāo) ARM A78，是一個(gè)相當(dāng)高性能的處理器。對(duì)比國(guó)內(nèi)來(lái)看，在研發(fā)進(jìn)度上，這款設(shè)計(jì)領(lǐng)先國(guó)內(nèi)的香山大概一年左右。但是香山也有它的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橄闵酵ㄟ^(guò)開(kāi)源開(kāi)放的模式聯(lián)合多個(gè)企業(yè)一起來(lái)研發(fā)，可以更快地迭代，同時(shí)通過(guò)分?jǐn)偨档统杀尽?/p>
值得注意的是，許多國(guó)家在國(guó)家層面上在積極地推動(dòng)或支持 RISC-V。例如 2022 年 6 月份，俄羅斯數(shù)字發(fā)展部宣布將大力扶持 RISC-V 處理器的發(fā)展。印度也啟動(dòng)了“數(shù)字印度 RISC-V 處理器”(DIR-V) 發(fā)展規(guī)劃”。同時(shí)，印度的電子信息部（相當(dāng)于國(guó)內(nèi)的工信部）以部的名義加入了 RISC-V 國(guó)際基金會(huì)，并成為了高級(jí)會(huì)員。此外，歐盟在 2022 年 9 月 8 號(hào)發(fā)布了《關(guān)于建立歐洲開(kāi)源硬件、軟件和 RISC-V 技術(shù)主權(quán)的建議和路線(xiàn)圖》報(bào)告，支持 RISC-V 與開(kāi)源硬件，尤其給出了九大優(yōu)先發(fā)展關(guān)鍵方向，并給出了實(shí)施路徑，包括建立非盈利機(jī)構(gòu)來(lái)支持研發(fā)、實(shí)施教育政策和措施等等。由此可見(jiàn)，全世界都在積極投入 RISC-V 生態(tài)建設(shè)。
RISC-V 關(guān)鍵軟件生態(tài)的發(fā)展也是非常迅速。一方面，RISC-V 國(guó)際基金會(huì)在積極推動(dòng)基礎(chǔ)軟件的適配工作；另一方面，很多開(kāi)源軟件社區(qū)也在主動(dòng)適配。這就使得全世界的軟件力量也都在支持 RISC-V 生態(tài)的發(fā)展。以 Linux 發(fā)行版 Debian 為例，開(kāi)源社區(qū)于 2019 年開(kāi)始支持 RISC-V，在全世界開(kāi)源社區(qū)的努力下，僅用 3 年時(shí)間就完成了 2 萬(wàn)多個(gè)軟件包中 95% 的移植，使 RISC-V 成為 Debian 支持的 Tier-1 架構(gòu)。在 RISC-V 生態(tài)建設(shè)上，中國(guó)處于第一梯隊(duì)。尤其是 2018 年以來(lái)，很多企業(yè)都在推出各種各樣基于 RISC-V 的芯片產(chǎn)品。同時(shí)，地方政府也出臺(tái)一系列政策。特別是北京政府，在 RISC-V 方面有很大的投入。
由于 RISC-V 軟件生態(tài)也在加速，RISC-V 正在得到了越來(lái)越多企業(yè)的支持。除了初創(chuàng)公司外，包括像英特爾這樣的巨頭也積極投入到 RISC-V 的生態(tài)建設(shè)當(dāng)中。美國(guó)企業(yè)在高性能處理器領(lǐng)域的投入比較大，總體處于領(lǐng)先地位。但在國(guó)內(nèi)，初創(chuàng)公司非常活躍，數(shù)量上也遠(yuǎn)大于美國(guó)。盡管目前，還是主要還集中在 MCU 級(jí)別。但這對(duì)于歐美日壟斷性的市場(chǎng)，注入了一點(diǎn)新鮮的空氣。
整體而言，RISC-V 應(yīng)用正在全球快速地增長(zhǎng)。2022 年上半年，RISC-V 國(guó)際基金會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，RISC-V 的出貨量已經(jīng)超過(guò)一百億顆，預(yù)計(jì)到 2025 年有望突破 800 億顆?？傮w來(lái)講，RISC-V 還是缺少一些里程碑的、標(biāo)桿式的 RISC-V 應(yīng)用。但好消息是，歐盟計(jì)劃投入 2.7 億歐元，來(lái)研制超級(jí)計(jì)算機(jī)，這將是里程碑的事件。
中國(guó)的落地生花
RISC-V 國(guó)際基金會(huì)作為負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)制定的機(jī)構(gòu)，目前非常活躍。在全球已經(jīng)有 70 多國(guó)家、3000 多個(gè)會(huì)員加入到 RISC-V 國(guó)際基金會(huì)，近幾年每年都以超過(guò) 100% 的速度在增長(zhǎng)。而從國(guó)家分布情況來(lái)看，中美歐并駕齊驅(qū)。中國(guó)國(guó)內(nèi)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；在全球 25 個(gè)理事中，其中有 9 個(gè)成員是來(lái)自中國(guó)；還有一些技術(shù)發(fā)展伙伴，中國(guó)的機(jī)構(gòu)和企業(yè)也在積極參與。這是一個(gè)非常充滿(mǎn)中國(guó)活力的組織。
在北京市和中科院支持下，有 18 家企業(yè)聯(lián)合發(fā)起了北京開(kāi)源芯片研究院（開(kāi)芯院），是 RISC-V 基金會(huì)的高級(jí)會(huì)員。開(kāi)源芯片研究院希望像構(gòu)建開(kāi)源軟件一樣去構(gòu)建開(kāi)源芯片生態(tài)。在這樣的一個(gè)開(kāi)源芯片生態(tài)下，有很多開(kāi)源的硬件組件可以被充分復(fù)用，從而大幅降低構(gòu)建一顆芯片的成本，進(jìn)一步讓更多的中小企業(yè)去釋放他們的創(chuàng)新活力。
目前，開(kāi)芯院?jiǎn)?dòng)了香山開(kāi)源高性能處理器核的研發(fā)。它的目標(biāo)就是像 Linux 一樣。如前所屬，Linux 和 RISC-V 并不在一個(gè)層次，但香山和 Linux 是在一個(gè)層次。RISC-V 是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，而香山是一個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)。RISC-V 本身并不像 Linux，但香山像 Linux。開(kāi)源芯片研究院的香山，定位成類(lèi)似 Linux 開(kāi)源處理器主線(xiàn)，既能夠被工業(yè)界廣泛應(yīng)用，同時(shí)又可以支持學(xué)術(shù)界去做創(chuàng)新。
香山的特點(diǎn)在于它的源代碼是開(kāi)源的，同時(shí)開(kāi)發(fā)代碼的整個(gè)平臺(tái)和工具也是開(kāi)放的。用冰山做類(lèi)比，芯片本身可看做是冰山水上面的部分，那冰山水下面的部分就是如何設(shè)計(jì)芯片所需要一系列的基礎(chǔ)設(shè)施、測(cè)試及驗(yàn)證工具等。香山，就是要把所有的這些內(nèi)容都開(kāi)源開(kāi)放，這樣可以聯(lián)合更多的企業(yè)來(lái)共同研發(fā)。目前香山的架構(gòu)設(shè)計(jì)，已經(jīng)發(fā)展到第三代。第一代叫“雁棲湖”，在 2022 年初已經(jīng)實(shí)現(xiàn)流片，并達(dá)到了預(yù)期性能。第二代叫“南湖”，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)第一個(gè)客戶(hù)的交付。南湖的性能是對(duì)標(biāo) ARM A76 的水平，并持續(xù)迭代新的版本。香山，是一個(gè)通過(guò)開(kāi)源模式來(lái)構(gòu)建的芯片設(shè)計(jì)，得到了全世界開(kāi)源社區(qū)的大力支持。從 2021 年公開(kāi)以來(lái)，香山在 GitHub 上非常活躍，是國(guó)際上最活躍的開(kāi)源芯片項(xiàng)目之一。
香山早已不再是中科院的一個(gè)科研項(xiàng)目，而是通過(guò)開(kāi)芯院這樣的連接學(xué)術(shù)與工業(yè)界的組織，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化、工業(yè)級(jí)的交付能力。
從性能對(duì)比圖來(lái)看，目前香山在全世界的開(kāi)源芯片中性能最高，在這個(gè)基礎(chǔ)上，開(kāi)芯院進(jìn)一步確定了“兩核”發(fā)展目標(biāo)。第一個(gè)是經(jīng)典核，能夠適用于中高端工業(yè)、泛工業(yè)技術(shù)平臺(tái)的處理器核，對(duì)標(biāo) ARM A76。第二個(gè)核是高性能核，主要應(yīng)用在高性能場(chǎng)景，比如數(shù)據(jù)中心、算力基礎(chǔ)設(shè)施等，對(duì)標(biāo) ARM N2。目前經(jīng)典核“南湖”（性能對(duì)標(biāo) ARM A76），開(kāi)芯院也在 2022 年 11 月實(shí)現(xiàn)了順利交付，即按期交付了 100% 的 RTL 代碼給第一個(gè)用戶(hù)。在合作過(guò)程中，也得到用戶(hù)的高度評(píng)價(jià)。接下來(lái)，開(kāi)芯院在今年 2 月份還會(huì)將南湖交付給第二個(gè)用戶(hù)。
更長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃也在跟進(jìn)。2022 年 8 月，第三代香山“昆明湖架構(gòu)”的聯(lián)合研發(fā)，形成了將約 100 人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，面向新未來(lái)而拉開(kāi)大幕。
更輕更廣：第四代芯片商業(yè)模式
很多人非常關(guān)注的問(wèn)題是：開(kāi)源芯片有未來(lái)嗎？
這個(gè)問(wèn)題，可以從歷史中獲得一些啟發(fā)。IBM 在 1981 年推出了個(gè)人電腦，并且把所有的文檔都進(jìn)行了公開(kāi)。至今，人們還可以到網(wǎng)上找到 IBM 當(dāng)年公開(kāi)的這個(gè)近 400 頁(yè)的文檔。這個(gè)文檔包含了所有的源代碼、電路圖以及各種寄存器的配置等。這在當(dāng)時(shí)高度競(jìng)爭(zhēng)、相互不兼容的個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)，是非常令人震驚的行動(dòng)。
它帶來(lái)了兩個(gè)深遠(yuǎn)的影響：第一個(gè)影響是誕生了一批新興的企業(yè)，像戴爾、康柏，以及國(guó)內(nèi)的聯(lián)想和長(zhǎng)城等。戴爾和聯(lián)想都是在 1984 年成立，至今仍然是全球三大家的主宰者（另外一家是老牌惠普）。由于降低了個(gè)人電腦設(shè)計(jì)的門(mén)檻，使得很多企業(yè)都可以進(jìn)入個(gè)人電腦領(lǐng)域找到企業(yè)發(fā)展的新空間。第二個(gè)影響是 PC 的價(jià)格和成本大幅降低，原來(lái)一臺(tái) PC 要將近一萬(wàn)美元，因?yàn)?IBM 的開(kāi)源開(kāi)放，PC 售價(jià)降低到了 1500 美元，使得 PC 真正能進(jìn)入到每家每戶(hù)，并成就了一個(gè)新興的 PC 市場(chǎng)。
開(kāi)源芯片有著同樣的潛力，激活一個(gè)更大的產(chǎn)業(yè)，即“人-機(jī)-物”融合的新興物聯(lián)產(chǎn)業(yè)。這個(gè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模會(huì)更大，因?yàn)槿f(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)互聯(lián)的場(chǎng)合到處都是，無(wú)論是智能家居、還是車(chē)聯(lián)網(wǎng)等。那么在過(guò)去幾十年，面對(duì)不同的產(chǎn)業(yè)，不同的芯片企業(yè)是怎么去支撐的？一個(gè)有趣的現(xiàn)象是：企業(yè)的模式越開(kāi)放，所需要的資源越少，但撬動(dòng)的產(chǎn)業(yè)卻越來(lái)越大。
英特爾的模式是“IDM 模式 + 銷(xiāo)售芯片”，企業(yè)只能拿 Intel 的芯片做整機(jī)。這種模式可以看作是重資產(chǎn)模式，因此 Intel 需要有超過(guò)五百億美元的營(yíng)業(yè)額、上百億美元的利潤(rùn)才能支撐 PC 產(chǎn)業(yè)。以圖像 GPU 起家的英偉達(dá)的模式，比英特爾模式更加輕一些，采用的是“無(wú)制造的芯片設(shè)計(jì) Fabless 模式 + 芯片銷(xiāo)售”的模式，它只需要一百五十億美元以上的營(yíng)業(yè)額以及三十億美元的利潤(rùn)，就可以包打天下，支撐人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。第三代模式是英國(guó) ARM 公司，資產(chǎn)更輕。它采用了“Fabless+IP 授權(quán)”的方式，只做 IP 而讓其他企業(yè)去做芯片。于是只需要二十億美元營(yíng)業(yè)額、三億美元的利潤(rùn)的 ARM，就可以統(tǒng)治天下的智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)。
現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)是凹地如果開(kāi)源芯片，可以把 IP、開(kāi)發(fā)工具都進(jìn)行實(shí)現(xiàn)開(kāi)源開(kāi)放，它所撬動(dòng)的市場(chǎng)就會(huì)更大。通過(guò)開(kāi)芯院等這樣非盈利機(jī)構(gòu)，采用“聯(lián)合 Fabless + 共享 IP 授權(quán)”的模式，只需要兩億美元的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，就足以撼動(dòng)一個(gè)豐富的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。更多的初創(chuàng)企業(yè)，將具備根據(jù)場(chǎng)景需求而快速定制芯片的能力。開(kāi)源芯片，將會(huì)有一個(gè)非常廣闊的前景。
小記：開(kāi)源是條值得嘗試的路
RISC-V 為集體智慧開(kāi)發(fā)芯片，開(kāi)啟獨(dú)特之路?？紤]到全球供應(yīng)鏈大環(huán)境下的安全性，開(kāi)源芯片適逢其時(shí)。它對(duì)于創(chuàng)新的貢獻(xiàn)，不僅僅是技術(shù)，更是帶來(lái)組織和商業(yè)模式的顛覆性變化。芯片事關(guān)未來(lái)，開(kāi)源打開(kāi)了一個(gè)全新的天地。
作者簡(jiǎn)介
作 者
包云崗：中科院計(jì)算所 / 北京開(kāi)源芯片研究院
編 審
林雪萍：北京聯(lián)訊動(dòng)力咨詢(xún)公司總經(jīng)理
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