开源入侵芯片领域，RISC-V能创造新的处理器

在软件革命之后，开源正在入侵芯片行业。

大型技术公司已开始涉足RISC-V，该技术以免费标准代替了芯片设计过程中的关键专有技术。尽管RISC-V还处于初期阶段，但利用RISC-V却可能会创造出一批新的处理器，这些处理器可以与英特尔的产品进行竞争，还可以削弱Arm的授权业务。

去年12月，约有2，000人参加了硅谷的一次会议，以了解RISC-V。RISC-V是一套让软件与半导体进行通信的新的控制指令。在短短几年时间里，RISC-V已经从一种大学教学工具发展成为一种开源标准，谷歌、三星电子、阿里巴巴集团、高通公司和英伟达公司等行业巨头都对其进行了探索。

加利福尼亚大学伯克利分校的计算机科学家Krste Asanovic说：“大多数主要公司都在为RISC-V做出巨大努力。” 他是SiFive的共同创始人，该公司是一家基于RISC-V进行芯片设计和销售的公司。

开源不仅仅是几家公司的专有思想，也包含了其他很多人的贡献。新代码是共享的，因此任何人都可以看到它，改进它，并在它的基础上添加自己的贡献。在20世纪90年代被诸如微软之类的巨头摒弃之后，这种不断扩展的工作方式已经成为互联网、智能手机和许多软件应用程序的基础。去年，IBM收购了开源先驱RedHat，这是历史上最大的一笔软件交易。就连微软也参与进来，收购了最大的开源代码库GitHub。

在这个价值4000亿美元的产业中，即使是开源仅占到了芯片制造过程中的一小部分，也会让很多人感受到威胁。如果有足够多的公司致力于采用开源方法，那么他们可能会创造出一个共享的知识库，而这可能是英特尔和Arm难以跟上的。

早期的开发主要集中在指令集上，指令集控制着处理器的基本功能。多年来，只有两家公司掌握这个技术。在计算机处理器方面，英特尔的x86主导着这个市场。从被英特尔授权的Advanced Micro Devices Inc.购买芯片是使用此指令集的唯一方法。而英特尔是唯一能够改变指令集的公司。

另一个指令集是所有主要智能手机所采用的指令集。它属于软银集团旗下的Arm。这个指令集可以收费授权，因此其他公司可以使用它来设计自己的芯片。但同样，只有Arm可以改变这个指令集。

这使得该行业的其他企业只能依靠这两家公司进行创新。数十年来，这一直不是问题，因为大多数处理器都是通用组件，通过提高生产水平，每年推出的新产品都可以更快，更高效地工作。但是，这个行业发展轨迹正在逐渐瓦解：芯片小型化的发展已经遇到了物理定律的瓶颈，而人工智能以及来自互联网和智能手机的大量数据又需要新的信息处理方式。RISC-V的支持者说，一套新的指令将有助于创造更好的芯片，为无人驾驶汽车、语音识别和其他人工智能任务提供动力。

谷歌正在其OpenTitan项目中使用RISC-V，该项目正在为数据中心服务器和存储设备开发安全芯片。多年来监督Google大规模据中心基础设施的Urs Holzle说：“还有许多其他计算任务，例如机器学习，都可以从开源计算架构中受益。”

RISC-V出现在微控制器（一种处理器的基本形式）中，该微控制器是高通和Nvidia出售的更为复杂的芯片的一部分。西部数据是最大的数据存储设备制造商之一，他们也在计划在某些产品中使用该技术，并对进行了开源设计。此外，阿里巴巴推出了一款基于RISC-V的芯片，另外还有其他几所大学也发布了开源设计。

RISC-V基金会有200名中国会员，这是一个非营利组织，成立于2015年，旨在促进该指令集的使用。据悉，一个印度企业利用该技术开发了六个处理器。

RISC-V规范是由基金会技术委员会开发，批准和维护的，该委员会由多家成员公司的工程师和其他贡献者组成，拟议的修订版发布在GitHub上。RISC-V设计可以是免费的，也可以获得授权。虽然没有严格要求必须遵守官方规范，但成员们有动力让自己的设计兼容。据该项目的支持者说，这为芯片客户提供了多个蓝图选择，他们需要设计与软件通信的组件。

不过，RISC-V还处于非常早期的阶段。就实际制造、销售和使用的芯片而言，RISC-V还不算什么。每年生产的14亿部智能手机中，几乎在用Arm的技术。而每年售出的超过2亿台PC则是基于Intel的X86指令集。对RISC-V的一种质疑是，它最终可能不会省钱，因为使用开源标准涉及到更多的工作。这与几十年前Linux和其他开源软件大行其道时引发的问题是一样的。

Arm说RISC-V降低成本想法是不切实际的。“创新远远超出了指令集，”该公司战略副总裁Tim Whitfield说 ，“ Arm的IP是高度可配置的，为我们的合作伙伴提供了创新和差异化的灵活性，使他们可以在增加价值的同时将风险和成本降至最低。”

西部数据的前首席技术官Martin Fink仍担任首席执行官的顾问，他表示这是在仍然被锁定的关键领域中进行创新，而不是节省资金。"这是开源的，而不是免费的"，他补充说，“这是上下游产业链之间的合作。”伯克利前任教授，谷歌杰出工程师David Patterson表示，其他RISC-V支持者认为，通力合作最终将会降低芯片制造成本，特别是对于数据中心运营商和其他越来越多地设计自己处理器的公司而言。他说：“全世界的公司正在合作开发，因为它可以节省资金。”

RISC-V对现有企业存在着一定的压力。去年，Arm宣布了一项先试后买的计划，但收费要低得多，以便较小公司和学术机构可以使用其指令集来进行研究工作。

英特尔表示将增加新的指令，以帮助AI和其他新兴领域。英特尔还在一份声明中补充说：“英特尔工程师不断提高X86架构标准，以提供一流的性能。”

高通公司产品管理高级副总裁Keith Kressin表示，高通公司是Arm的最大客户之一，他认为包括RISC-V在内的多种方法都有发展空间。