2023年6月，谷歌、英特尔、平头哥等13家企业发起了全球RISC-V软件生态计划“RISE”，以加速建设RISC-V架构软件生态，推动RISC-V处理器在移动通信、数据中心、边缘计算、自动驾驶等领域的应用，引起业界广泛关注。倪光南院士认为，未来主流CPU架构格局中，RISC-V将与X86、ARM三分天下，成为中国最受欢迎的架构。与此同时，美国加紧RISC-V相关先进技术研发，印度、欧洲等地将其作为突破指令集自主可控的新机遇，RISC-V成为大国科技竞争的新焦点。
RISC-V架构的优势
芯片架构（又简称芯片指令集）是规范芯片设计的语法规则。通常，指令集可分为两类：以X86为代表的复杂指令集，通过单条指令完成复杂操作；以ARM、RISC-V为代表的精简指令集，通过多条简单指令的配合完成复杂任务。PC时代，X86架构凭借先发优势垄断市场；移动互联网时代，精简指令集逐步展现其优势，形成了ARM与X86平分天下的格局；万物互联时代，RISC-V因其诸多特点和优势，已成为成长最快、最有可能威胁X86和ARM架构的开源指令集。首先是成本优势。相比X86被英特尔垄断和ARM的高昂授权许可费，RISC-V有众多开源微架构，同时无授权许可费用，大大缩减了芯片迭代周期和开发成本。第二是精简优势。X86与ARM指令集文档长达数千页且版本众多，而RISC-V指令集文档不足300页，还被划分成了不同模块，便于用户根据应用场景灵活删选不同模块的指令集，使指令集文档做到最大程度的精简。第三是灵活扩展优势。用户无法根据需求自主扩展X86、ARM指令集，同时各版本及模块间兼容性有限。然而，RISC-V指令集具有灵活扩展性，不同模块和版本间也相互兼容，便于灵活应对多元化、碎片化场景。第四是自主可控优势。RISC-V作为开源、自由、免费的接口规范，由位于瑞士的RISC-V基金会管理。基金会中，一半以上的高级会员来自中国企业，美国难以对其进行封锁。
RISC-V架构现状及各国发展特点
RISC-V架构在市场拓展、生态建设、企业参与等方面发展迅猛，业内专家认为RISC-V有望在未来2-3年内成长为第三大指令集架构。首先，全球RISC-V芯片出货规模上量、应用领域扩展。2022年，RISC-V芯片出货量已超百亿，距架构提出仅用了10年时间，相比X86、ARM 架构发展速度大大加快，预计2025年出货量将超800亿颗，年复合增长114.9%，且应用将从IoT向手机、PC、服务器、AI、汽车等高端、核心领域扩展，占据全球14%的CPU市场、28%的IoT市场、12%的工业市场、10%的汽车市场。其次，RISC-V生态不断壮大。系统方面，2022年安卓官方首次实现对RISC-V架构的原生支持，同时，RISC-V已实现了对LiteOS、FreeRTOS 、Linux、安卓AOSP等众多操作系统的兼容，打通了通过云、桌面、终端等承接各类应用的能力；软件方面，Synopsys、Cadence、西门子等EDA企业，IAR Systems、SEGGER等工具链企业也纷纷加入RISC-V生态系统，全方位支持RISC-V芯片落地；制造方面，台积电、英特尔已突破先进制程RISC-V芯片代工。最后，RISC-V参与企业呈现指数级增长，据RISC-V国际基金会数据，截至2023年6月底，有超过70个国家或地区的3664家单位成为RISC-V基金会会员，过去几年的会员增长率均超过100%，包括高通、英特尔、谷歌、阿里平头哥、华为等众多头部企业。中、美处于RISC-V发展第一梯队，美国在参与企业数量和代码贡献方面保持领先，SiFive公司、Linux基金会对RISC-V指令集架构开发贡献比例达45%、14%，中国企业影响力也在不断提升，RISC-V国际基金会全球24个高级会员中有13个来自中国。
1. 中国：强市场驱动，占据全球市场的半壁江山
物联场景切入，快速做大市场规模。2022年，全球超100亿颗RISC-V芯片出货中有一半来自中国，2025年中国市场占比有望提升到3/4。我国企业普遍从风险小、成本低、生态依赖度较低的物联网市场进入，跑通RISC-V芯片量产的商业路径，随后加快向PC、云服务器等领域探索，如阿里巴巴基于RISC-V架构芯片在物联网等中低端场景有了规模化应用之后，向高端场景迈进，于2022年8月发布全球首个RISC-V笔记本ROMA。构建自主生态，完善产学研合作。我国企业积极参与RISC-V国际组织同时组建中国RISC-V产业联盟，截至目前已发展150余家会员单位，覆盖紫光展锐、华大九天等50家公司，复旦、上海交大等近10家重点大学，贯穿IP核芯片、软件、系统、应用等环节。企业自驱为主，政策扶持为辅。我国RISC-V产业的发展充分发挥企业活力，政策扶持则主要由北京、上海、深圳、武汉等半导体重镇的地方政府推动。目前已有两家公司RISC-V芯片出货总量超百万颗，其中阿里平头哥已推出三个系列八个RISC-V CPU核心，最新发布的玄铁C908能效比业界同性能处理器高出20%以上，并在RISC-V国际基金会任职和国际标准制定中发挥重要作用，成为全球领先的RISC-V企业。
2. 美国：强技术驱动，抢占制高点
积极孵化创新，打造技术策源地。美国历来重视基础研究创新，RISC-V是在美国加州大学伯克利分校的研发迭代和DARPA（美国国防高级研究计划局）的早期资助下诞生的，政府与高校共同打造技术策源地，组建RISC-V基金会，维护指令集架构的完整性和非碎片化，另外率先孵化出国际标杆企业SiFive，推动RISC-V的商业化。突破技术难题，攻克高价值场景。英特尔、高通等头部企业纷纷明确RISC-V为X86、ARM的战略级储备技术方案，并尝试克服兼容、碎片化等难题，在高性能处理器、存储器等高价值场景突破发展，如英特尔明确RISC-V为IDM 2.0战略协同重点，与SiFive联合研发可挑战 ARM主导地位的7nm P550智能手机芯片，是目前性能最高的RISC-V CPU；西部数据宣布未来产品都将迁移至RISC-V架构，研发的SweRV采用28nm工艺，性能超越ARM Cortex A15，预计每年将有20亿出货。面向未来方向，预先储备人才。苹果和AMD自2021年起计划招聘RISC-V高性能程序员与嵌入式CPU架构师以应对未来机器学习、视觉算法、信号和视频处理、智能穿戴设备、高性能GPU等新领域发展需求。
3. 印度：强政策驱动，打造国家级指令集
确立为事实国家指令集，推动高端应用领域技术突破。电子与信息化部加入RISC-V基金会，成为基金会最高级别会员中唯一的政府机构，引领印度成为RISC-V技术与产业的全球性高地。与此同时，通过国家级处理器计划、基于RISC-V指令集的2GHz四核处理器计划、以及以RISC-V作为计算主核心的神经形态加速器项目，推动RISC-V在高端应用领域的技术探索。另外，通过“数字印度 RISC-V 处理器”（DIR-V）发展规划，设定 2023 年 12 月前实现基于RISC-V架构的微处理器流片，推动自主研发应用的落地。政府持续投资，吸引资本集聚。2013年以来，印度政府先后投入9000万美元研发6款基于RISC-V指令集的开源处理器核、4500万美元研制基于RISC-V指令集的2GHz四核处理器。政府支持的力度与决心为市场注入信心，吸引包括红杉资本在内的多家资本为印度本土RISC-V芯片公司投资。促进人才交流培养，激发科技创新活力。包括印度理工学院在内的多所高校展开国内外产学研合作项目。2020 年，印度政府举办了一场基于 RISC-V 的芯片设计竞赛，激励本土 RISC-V 架构的科研探索。
启示
RISC-V架构起步较晚，但凭借成本、安全等优势已得到多国政府的高度重视，成为大国科技竞争的新焦点，已在物联网市场展现了优秀成绩，并有望在高性能服务器中实现应用。中国应加快发展RISC-V架构核心自主技术，以应对大国竞争威胁，同时助力数字经济快速发展。在发展过程中，我国应紧抓市场优势，同时部分借鉴他国经验，进一步强化技术创新，加大政策扶持力度，集中力量攻关RISC-V核心技术、完善相关产业生态的建设。
