近日,联邦众议院两名共和党籍委员会主席盖拉格(Mike Gallagher)和 麦考尔(Michael McCaul)、共和党联邦参议员卢比欧(Marco Rubio)、民主党联邦参议员华纳(Mark Warner)等美国国会议员以国家安全为由,敦促美国拜登政府在基于开源的RISC-V指令集研发的芯片技术的相关问题上针对中国采取限制行动。

美国众议院中国问题特别委员会主席盖拉格在提供给路透社的声明中指出,商务部必须“规定任何美国人或美国企业在跟中国的实体就RISC-V技术接洽前,必须取得出口许可证”。

美国众议院外交委员会主席麦考尔在给路透社的声明中指出:“中国正在滥用RISC-V来绕开美国对于芯片设计知识产权的主导地位。美国人不该支持中国的技术转移策略,因为这会削弱美国的出口管制法。”他表示,希望商务部工业与安全局(BIS,Bureau of Industry and Security)采取行动,否则他将会寻求就此立法。

鲁比奥则在声明中表示:“中国正在开发开源芯片架构,以躲避我们的制裁并发展其芯片产业。如果我们不扩大出口管制,将这一威胁包括在内,中国终有一天会超越我们,成为芯片设计领域的全球领导者。”

华纳在声明中表示:“我担心,我们的出口管制法律不具备应对开源软件挑战的能力——无论是在 RISC-V 这样的先进半导体设计中,还是在人工智能领域——都需要一个巨大的模式转变。”

美国商务部发言人则在一份声明中说,BIS正在不断审查技术格局和威胁环境,并持续评估如何最好地应用我们的出口管制政策来保护国家安全和核心技术。

那么,美国真的能够通过限制美国人或美国企业的RISC-V相关技术或产品的出口来压制中国RISC-V产业的发展吗?在回答这个问题之前,我们先来看看RISC-V产业的起源与发展现状。

RISC-V的起源

RISC是一种精简指令处理器,其起源于美国加州大学伯克利分校的EECS部门的计算机科学部门的David Patterson教授及其团队的一项课题研究的产物。RISC-V则是David Patterson教授团队研制发的第五代精简指令处理器架构。

而David Patterson教授研究RISC指令集,主要是由于当时英特尔、Arm等CPU厂商对于CPU架构的授权要求较高,授权费也非常高昂,有没有其他的开源的或者免费的CPU可以使用,因此决定从零开始设计一套全新的开源的CPU架构。在RISC-V设计成功之后,David Patterson教授团队已经将其免费开源。

相对于目前主流的英特尔X86架构及Arm等架构来说,RISC-V架构具有指令精简、模块化、可扩展、开源、免费等优点。RISC-V的基础指令集只有40多条,加上其他基本的模块化扩展指令总共几十条指令,非常简单,而且任何企业、开发者都可以免费、自由且不受限制地使用RISC-V指令集,创造出具有完全自主知识产权的IP核或芯片。

虽然RISC-V架构拥有着诸多的优势,但是RISC-V架构在诞生之初(2011年),并不被市场所关注。直到2015年,非营利性的RISC-V基金会正式成立,采开始推动RISC-V的生态建设。

特别在近年来美国持续将芯片技术作为限制他国发展的“武器”的大背景之下,越来越多国家和厂商开始越来越重视芯片的自主权,这也推动了RISC-V生态加速发展,目前已经呈现出与X86和Arm三足鼎立之势。

已与X86、Arm形成三足鼎立之势

根据RISC-V国际基金会数据,2022年会员数量同比增长超过 26%,累计在 70 个国家/地区拥有超过 3180 名会员单位,包括高通、英特尔、谷歌、阿里平头哥、华为、紫光展锐等众多头部芯片企业。截至2022年底,全球有数万名工程师致力于 RISC-V 计划,基于RISC-V架构的处理器出货量已超过了100亿颗,RISC-V用12年时间走完了传统指令集30年的发展历程。

在今年7月的SiFive RISC-V 中国技术论坛”深圳站活动上,SiFive企业营销与业务开发资深副总裁刚至坚先生公布的最新数据显示,RISC-V国际基金会的会员单位已经超过了3664位(相比2019年之时的435位,3年半时间增长了超过742%),相比去年底的数据又增长了超过15%。其中包括110家芯片厂商、54家软件厂商、146家研究机构、3家系统集成商、18家服务商(Fab、设计服务)。

从应用领域来看,对功耗、成本更为敏感,其应用非常碎片化的IoT市场一直是RISC-V过去多年的基本盘,已经有非常多的落地项目。而随着RISC-V处理器在性能上的快速提升,以及软硬件生态的快速发展,目前RISC-V也已经开始逐步进入移动、PC、服务器、AI、汽车等领域,直接与英特尔x86、Arm竞争。

根据Semico Research的最新预测,到2025年,全球RISC-V CPU内核的出货量累计将达到约800亿颗(去年之时这一预测还是624亿颗),年复合年增长率高达114.9%,在全球CPU内核出货量当中的占比将超过14%。

Counterpoint Research的数据则显示,到2025年,RISC-V在IoT市场的市占率将达28%,在工业市场的市占率将达12%,在汽车市场的市占率将达10%。

另有研究数据显示,基于RISC-V架构的AI芯片市场,到2027年将达到2910亿美元,年复合增长率73.6%;在通信类AI SoC市场,RISC-V从2019年到2027年间将保持21.2%的年复合年增长率;在数据中心市场,2021到2025年RISC-V CPU核市场的年合增长率将高达115%。

SiFive联合创始人兼首席架构师Krste Asanović教授此前也曾表示:“未来两到三年内,RISC-V将突破性能水平或应用领域的限制,将很快超越所有其他架构!”

中国占据了全球RISC-V生态的半壁江山

中国的RISC-V生态起步虽然相比国外更晚,但是近年来却发展神速,并且繁荣度已经超越了海外。

大约在2017年,RISC-V基金会才在上海交大举行了第一次的研讨会,第一次真正把RISC-V介绍到了中国,国内的芯片设计业才关注到RISC-V。但在当时,众多的国产芯片设计厂商主要还是在Arm生态下发展,少数则是基于MIPS生态发展,很少有涉足RISC-V指令集。

但随着2018年中兴事件的爆发,特别是在2019年美国对华为进行打压之后,由于Arm有研发中心在美国,导致了Arm在当时也不得不遵循禁令,暂时对华为进行了断供。由此进一步引发了中国厂商对于开源的不受限制的RISC-V指令集架构的追捧。

中国工程院院士倪光南在2022云栖大会上就曾表示:“开源模式已从软件领域走向硬件领域。RISC-V降低了进入芯片行业的门槛,也符合未来万物智能时代的技术发展趋势,中国要争取在万物互联的新时代,使得RISC-V发展成为世界主流CPU架构,形成x86、Arm和RISC-V三分天下的格局。”

中国科学院院士褚君浩也曾表示:“当前开源开放已经成为信息技术系统的一大趋势,成为全球协同创新的新模式,持续推动信息技术的快速发展。芯片的基础是指令集,开源、精简的RISC-V指令架构,为我们国家掌握芯片产业的发展主动权也提供了机遇。”

为了加速中国RISC-V产业的发展,2018年9月,中国RISC-V产业联盟成立,聚焦于RISC-V产业落地,芯原股份董事长戴伟民任联盟理事长。同年11月,中国开放指令生态(RISC-V)联盟在世界互联网大会上成立,汇聚了中科院计算所、北京大学、清华大学、阿里-中天微、百度、中芯国际等近20家研究机构和企业,中科院计算所倪光南院士任理事长。两个联盟成立的初衷,都是为了推动中国本土RISC-V生态的完善。

经过近年来中国RISC-V产业的迅速发展,目前,中国已经是全球RISC-V产业最繁荣的区域以及最大市场。数据显示,在截至2022年底,RISC-V架构的处理器的100亿颗的累计出货量当中,有一半是来自中国市场。

在技术贡献、产品研发及生态开拓方面,中国厂商也是持续位居全球RISC-V阵营的前列。

比如,平头哥半导体早在2019年就率先推出最高主频达2.5GHz的RISC-V CPU内核玄铁C910,突破了业界对RISC-V的性能想象。2022年4月,全球权威AI基准测试MLPerf发布最新榜单,在聚焦低功耗、高能效的IoT领域Tiny v0.7榜单中,基于平头哥玄铁RISC-V C906处理器的软硬件联合优化方案,取得了全部4个指标的第一,并且达到了其他竞品同类最优性能的10倍以上。使得玄铁RISC-V C906处理器成为了当时最高能效比的AIoT计算内核。2022年11月,平头哥发布全球最高能效的RISC-V处理器IP——玄铁C908,较业界同性能处理器的能效提升了超20%。

2022年10月,由阿里巴巴平头哥贡献的RISC-V移植安卓的代码补丁集合,被安卓AOSP社区收录进系统源代码,成为全球首批RISC-V兼容安卓的正式补丁,这意味着谷歌安卓开启了对RISC-V架构的官方原生支持。同时,平头哥还在努力推动RVV1.0架构标准、面向人工智能的全新Matrix矩阵标准以及RISC-V安全技术标准等。

2022年11月底,国产RISC-V芯片厂商赛昉科技推出了全球首款面向PC应用的高性能RISC-V芯片——昉·惊鸿8100。今年8月17日,赛昉科技又发布两款自主研发的高性能RISC-V处理器内核新产品:昉·天枢-90(Dubhe-90)与昉·天枢-80(Dubhe-80)。其中,Dubhe-90主打极致性能,是Dubhe Max Performance系列旗舰产品,性能比肩ARM Cortex-A76,达到了SPECint2006 9.4/GHz。

在市场方面,目前国产厂商除了推出了众多基于RISC-V架构的面向IoT市场的芯片之外,还将RISC-V带入到了通信、汽车、笔记本电脑、服务器众多市场。

目前,云途半导体、芯科集成、武汉二进制半导体等多家国产芯片厂商都有推出基于RISC-V架构的车规级MCU。今年7月,由东风公司宣布,由其牵头成立的湖北省车规级芯片产业技术创新联合体已实现3款国内空白车规级芯片首次流片(试生产),完成了国内首款基于RISC-V指令集架构车规级MCU芯片,突破了汽车芯片定义、设计、工艺等核心技术,逐步实现关键芯片“从无到有”,带动汽车产业破解芯片荒难题,坚定推动国产芯片替代。

今年3月,在第十届开源操作系统年度技术会议(OS2ATC)上,由深度数智开发、鉴释科技调试推出全球首款原生 RISC-V 开发笔记本电脑 ROMA 正式发布,并且成功搭载 openKylin 操作系统。成为了全球首个RISC-V 笔记本应用案例。

今年3月,国产RISC-V服务器厂商算能科技正式发布了首款基于RISC-V架构的服务器芯片——SOPHON SG2042。今年9月,算能科技与山东大学智能创新研究院合作的首个基于RISC-V商业服务器集群(48节点)正式交付,成为了全球首例RISC-V商用服务器案例。

今年4月,国产通信芯片厂商南京创芯慧联宣布,其推出的业界首款RISC-V的Cat.1芯片“萤火LM600”已经达到大规模量产状态。这也是全球首个基于RISC-V架构蜂窝物联网通信芯片。

值得注意的是,在目前RISC-V基金会的3664多家会员单位当中,中国企业/机构占据了半壁江山。特别是在RISC-V基金会最新的21家最高级别的董事会成员当中,包括:阿里云、晶心科技(Andes,中国台湾)、北京开源芯片研究院、成为资本、谷歌、海河实验室、华为、中国科学院计算技术研究所(ICT)、Imagination(已被中资收购)、ISCAS(中国科学院软件研究所)、英特尔、高通、RIOS实验室(隶属于清华-伯克利深圳研究院)、中兴、SiFive、希姆计算、腾讯、Syntacore、Ventana Micro。其中,中国厂商/机构(包括中国台湾)已经达到了13家,占比超过60%。

需要指出的是,作为Premier Members会员,是可以有董事会席位及技术委员会席位的,可直接影响RISC-V标准的制定和技术发展方向。比如,阿里不仅是RISC-V国际基金会董事会成员,同时在基金会中的数据中心、存储管理、安卓、安全等11个技术组织当中担任主席、副主席的职位,重要性及数量居世界前列、中国机构首位。腾讯蓬莱实验室负责人高剑林也代表腾讯公司进入RISC-V TSC技术指导委员会,积极参与RISC-V发展。

此外,在RISC-V基金会的战略会员中,中国公司也是非常之很多,例如华米、瑞芯微、芯来、兆易创新、智芯、云知声、中科蓝讯、卡姆派乐等(三星、英伟达等大厂也都只是RISC-V基金会的战略会员)。

可以毫不夸张的说,目前中国不仅占据了全球RISC-V市场及生态贡献的半壁江山,同时也引领了RISC-V技术及生态的开拓,并深度参与和影响了RISC-V标准的制定及未来的技术发展方向。

或许正是由于中国目前在RISC-V领域的强势崛起,才引发了美国方面的“焦虑”。部分美国议员此番希望通过限制美国人或美国企业的RISC-V相关技术或产品的出口来压制中国RISC-V产业的发展是难以实现的。

美国为何难以限制中国RISC-V产业的发展?

首先,RISC-V是开源的指令集,这也决定了美国难以限制中国基于开源的RISC-V指令集进行开发自研芯片。

开源(Open Source)全称为开放源代码,任何人都可以不受限制的免费获取,而开源的RISC-V指令集,实质上也是一种开源代码。任何的用户都可以不受限制的获得开源的RISC-V指令集,并可以在其基础上进行学习、修改和扩展,并形成具有自主知识产权的处理器IP或芯片。比如,美国的SiFive、中国的平头哥半导体等,他们的推出的RISC-V CPU内核都是具有自主知识产权的,受版权保护的。

并且,开源模式,也意味着RISC-V将会接收来自“价值链”各个层面的公司、组织开发者的功能贡献,并不会局限于某个个人、企业或国家的贡献,这也使得其难以被单方面的势力所控制。

打个通俗易懂的比方,开源的RISC-V指令集就好比是一本免费对外开放的“词典”,任何人或企业都可以利用这本“词典”当中的词语进行造句或写文章,基于“词典”里的词语而创造出的文章自然是拥有独立的知识产权的,这并不会受到“词典”本身的限制。即便这本“词典”最初是美国人/美国机构发明的,美国也无法限制其他国家和企业不能用这个“词典”,因为他本身就是免费公开的。更何况,随着这本“词典”的持续修订和增补,其中已经有了很多来自于包括中国在内的许多国家和企业的所贡献的新的“词条”(指令集)或“语法”(规范)。

试问,一个人如果通过“英语词典”学会了英语,不给你用“英语词典”,你就不会“说”和“用”英语了吗?显然不可能。这就好比说,美国发明了电,我们也学会了如何发电,但是我们还在担心美国会限制中国用电一样的可笑。

中国科学院计算技术研究所副所长、RISC-V国际基金会理事、中国开放指令生态(RISC-V)联盟秘书长包云岗昨日也在微博上表示:“RISC-V本身是一种标准,一种开放共享的标准,说的再直接一些——就是一本电子手册,谁也阻止不了下载和使用,包括美国政府。”

至于可能存在的开源托管平台GitHub会受美国限制影响的问题,包云岗指出:“其实现在很多开源软件开始上传到多个托管平台,至少有一份镜像是在美国以外,因此下载使用可以得到保障,不受出口管制影响。”

其次,中国RISC-V产业拥有强大的市场和生态优势,打压中国RISC-V产业将严重损害美国RISC-V产业的利益。

即便未来美国公司研发的基于RISC-V架构的处理器IP或芯片对华出口受限,也完全不会影响中国厂商基于RISC-V架构研发自有知识产权的芯片。反而利好国产的RISC-V处理器IP厂商的发展,因为美国厂商(例如SiFive)研发的处理器IP或芯片没法进入中国市场跟中国厂商竞争了,国内的芯片厂商将会更多的采用国产RISC-V处理器IP。

包云岗进一步指出:“(面对开源的RISC-V)美国政客只能提出,要么不让美国RISC-V企业参与标准制定,要么不让美国企业参与RISC-V开源技术研发,要么不让美国企业的RISC-V产品进入中国市场。这些并不有利于提升美国企业的竞争力,只会削减美国企业的全球市场份额。”

难怪SiFive业务开发副总裁 Jack Kang 也非常不满地表示:“美国政府对美国公司在 RISC-V 方面的潜在限制将是一场巨大的悲剧。”

退一万步来说,在美国政府的限制之下,未来美国厂商和其他非中国厂商搞了一个新的RISC-V指令集分支,不带中国厂商玩,那么中国厂商依然可以基于现有的开源的RISC-V指令集来自己进行演进,形成中国的RISC-V分支。

一位国产RISC-V厂商的高管对芯智讯表示:“美国即便限制RISC-V,也只是限制住美国厂商的RISC-V IP和芯片,这会损害美国的RISC-V芯片厂商,但依然管不住中国的RISC-V芯片设计产业发展。美国限制只会推动RISC-V分叉。”

“这里的潜在风险是(中国厂商)有可能无法参与开源项目的联合开发,导致出现分叉,就如鸿蒙和安卓。但是即使分叉,目前华为手机上运行的鸿蒙其实也还是可以兼容安卓APP,只是需要投入更多的资源和力量。”包永刚说道。

目前,中国早已有了中国自己的开放指令生态(RISC-V)联盟和中国RISC-V产业联盟,这也为后续国内围绕RISC-V架构,打造自主可控的RISC-V生态提供了助力。并且,在今年8月,芯原微电子(上海)股份有限公司、芯来智融半导体科技(上海)有限公司、平头哥半导体有限公司、上海赛昉科技有限公司、时擎智能科技(上海)有限公司、上海思尔芯技术股份有限公司、钜泉光电科技(上海)股份有限公司、芯思原微电子有限公司、上海恒锐知识产权服务有限公司还联合发起成立了“RISC-V专利联盟”,打造RISC-V专利互不诉讼的生态系统,共同推动RISC-V技术的不断创新和快速发展。

另外,鉴于中国庞大的RISC-V市场和生态优势,将会推动更多的软件应用和系统会向中国RISC-V标准倾斜,届时美国RISC-V分支甚至可能将不得不被迫兼容中国的RISC-V标准。

第三,在中美对抗的大背景之下,为了排除来自美国方面的干扰,2019年底RISC-V基金会的总部就由美国搬到了中立国瑞士。这也打消了此前众多国内厂商对于RISC-V可能存在的“卡脖子”问题的顾虑。

但是,随着去年年初俄乌冲的爆发,欧美均对俄罗斯发起了严厉的制裁措施,其中瑞士更是放弃了多年来的中立地位,参与了对俄罗斯的制裁。虽然很快瑞士撤回了对俄罗斯制裁,重新表明中立态度,但是这也给外界带来了新的疑虑。这也意味着,即便RISC-V基金会总部是在瑞士,在大国冲突之下,其依然可能成为被利用于制裁其他国家的工具。这是否会对RISC-V未来的发展产生一些不利影响呢?

对于这个问题,该国产RISC-V厂商高管此前就曾对芯智讯表示:“这确实是一个新的问题,我觉得不管是RISC-V基金会还是参与RISC-V工作的这些人,都希望RISC-V技术的发展不要被地域争端所影响,这也是为什么RISC-V基金会此前从美国搬到瑞士的原因。如果瑞士不能保持中立国地位,那么从全局的角度来看,我觉得基金会肯定会进一步考虑如何来避免这个情况。”比如,搬去不受美国影响的其他国家。

“我觉得,如果美国真的限制RISC-V,那么中国自然是需要去建立RISC-V分支。实际上RISC-V分支早已无处不在,很多公司都自己有一个分支,中国也自己的RISC-V技术的组织或联盟,这些都有助于国产RISC-V生态壮大。”该高管对芯智讯强调:“从技术本身角度来讲,对于RISC-V生态而言,每个人都是贡献者,也是受益者,所以如果全球能够形成合力,自然是最好的状态。”

“标准开放而非由独家企业垄断,技术开源而非由一家企业独享,这是全世界众多企业愿意积极参与RISC-V和开源芯片的驱动力,这也是新一轮处理器芯片技术变革浪潮的驱动力。让更多人享受技术进步带来的红利,这是全世界绝大多数人的共同价值观。‘开源芯片、普惠世界’,全世界各地很多人都在为这个目标而共同努力,这也正是RISC-V的价值所在。而美国政客正在逆道而行,他们的做法只是在把自己排除在新一轮开源芯片浪潮之外。”包云岗说道。

编辑:芯智讯-浪客剑

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