分析 丨不是Arm买不起，而是RISC-V更有性价比

RISC-V与Arm同样是嵌入式设备的主要处理器内核，并且RISC-V芯片的出货量在增加，RISC-V阵营新品频出，有后来者居上的势头。

例如，11月21日，平头哥推出3款玄铁RISC-V处理器：首次实现AI矩阵扩展的C907、满足Vector1.0标准的C920，以及实时处理器R910，推动RISC-V在自动驾驶、人工智能、企业级SSD、网络通信等领域的应用。

11月30日，瑞萨电子成功设计、测试并推出基于开放标准RISC-V指令集架构（ISA）的32位CPU内核，瑞萨是业内首个为32位通用RISC-V市场独立研发CPU内核的厂商，其RISC-V CPU的CoreMark/MHz性能达到3.27，超过业内同类架构，包含可提高性能的扩展，同时减少代码量。

图源：瑞萨电子在应用端，目前RISC-V和Arm都在向服务器和AI应用等高性能计算领域渗透，两者未来发展态势如何？下面从性价比角度对比这2种处理器架构。

授权和商业模式决定成本
Arm寻求收购失败之后，已经成功IPO上市，尽管如此，市场和竞争环境都在发生改变，Arm仍试图扩大收入。此前有消息指出，Arm计划改变专利费的收取模式、并调整相关费用。

Arm提出的新授权模式将不再根据芯片的价值向芯片制造商收取专利费，而是根据移动设备的平均售价(ASP)来设定费用。收取授权费的对象也改变，Arm或不再向高通、联发科、三星等芯片制造商收取每颗芯片2%的专利费，转而向最终搭载这些芯片的设备制造商（例如智能手机厂商）终端产品，收取售价1-2%的授权费。根据机构的数据，将智能手机出货量分为高端、中端和低端，不包括苹果。假设每个类型的每部手机的特许权使用费分别为12美元、6美元和3美元，增量收入和利润将为Arm带来额外的54亿美元的营业利润，这几乎是Arm营业收入的10倍。

图注：Arm曾提出新授权模式，图例为非苹果手机产生的授权费将显著提升Arm收入（图源：semianalysis）

要看到的是，Arm在移动设备、嵌入式设备领域具有比较大的市场份额，资料显示，有超过95%的智能手机正在直接或间接使用Arm授权的指令集。Arm新的授权模式一旦实施，影响是巨大的。手机领域最明显的影响是下游OEM除了要向高通支付授权费外，还需向Arm支付芯片费用，直接造成成本大幅增加。

综合来看，RISC-V在授权方式、处理器设计、成本、产业链关系等方面来看，两种都具有独特优势，企业在为其项目选择架构时应考虑这些优势。

图注：RISC-V和Arm的授权和商业模式对比（芯查查制表）

性能对比：Arm有生态加持，RISC-V的模块定制有前景
下面先以Cortex-A76与P670为例，对比RISC-V和Arm架构性能。Arm的Cortex-A78在峰值单线程性能方面略高于SiFive的P670（使用RISC-V）。尽管Cortex-A78在原始性能方面占据主导地位，但P670的计算密度是它的两倍。因此，考虑到SiFive的P670处理器的物理尺寸是其竞争对手的一半，其峰值单线程性能可与Cortex-A78相媲美。

图注：Arm的Cortex-A76与SiFive的P670性能（图源：makeuseof）

Cortex-A78于2020年12月推出，P670于2022年11月1日亮相，两者有近两年的研发差距。Arm的最新处理器在Armv9 ISA上运行，比Cortex-A78的Armv8有了实质改进，Armv9处理器的性能提高了约30%，能效提高了50%。在纯性能方面，Arm处理器保持领先地位，然而SiFive的P670的计算密度是Cortex-A78的两倍，使RISC-V处理器在紧凑型处理器上，特别是可穿戴设备中处于有利地位。能效比是性能对比的另一个方面，RISC-V和Arm都采用精简指令集计算（RISC）理念，因此在技术选型的时候，有必要研究区分能效性能的衡量。Arm对能效的关注，结合其广泛的生态系统和处理器系列，使各种行业和应用的节能设备得以开发。而RISC-V因其定制潜力而具有广阔前景，但其开放性需要更时间和资源投入，以充分利用其节能功能。

图注：供应商和工具都比较丰富，RISC-V生态逐渐强大（图源：芯查查SaaS）
两者同样能够驾驭AI与汽车应用RISC-V和Arm在嵌入式系统和物联网的应用不用赘述，但是在高性能计算和汽车领域，两者有各自优势。

定制化仍然是RISC-V在高性能计算领域的法宝，RISC-V ISA的模块化允许开发具有自定义扩展和硬件加速器的高性能处理器，从而能够高效处理复杂的工作负载，例如AI、机器学习和大数据分析。基于RISC-V的HPC处理器示例包括SiFive U74和RISC-V BOOM无序超标量处理器。

此外，RISC-V正在探索用于安全关键型和实时系统，如汽车、航空航天和工业控制应用。RISC-V的开源特性使处理器设计能够透明、彻底地验证，对于确保关键系统的安全性和可靠性至关重要。

Arm处理器也越来越多地被数据中心和高性能计算（HPC）市场采用。Arm Neoverse平台包括Neoverse N1和E1处理器，面向云基础设施和边缘计算应用，为数据中心工作负载提供高性能和高能效，该产品已经实现商业化，例如NVIDIA GH200 Grace Hopper超级芯片采用了72颗Arm Neoverse核心，加上来自NVIDIA的GPU组合，其AI性能较基于x86架构的系统可提升10倍。

图注：NVIDIA GH200 Grace Hopper超级芯片采用Arm Neoverse搭配NVIDIA GPU，满足AI性能的需求（图源：Arm）
此外，Arm处理器也被用于安全关键型和实时系统，例如汽车、航空航天和工业控制应用。Cortex-R系列针对实时系统进行了优化，提供快速的中断响应时间和确定性行为，使其适用于这些要求苛刻的应用。

小 结
RISC-V仍然有需要补强的地方，比如生态碎片化、缺少标准化带来的产品和软件兼容问题。但是RISC-V对于我国有着非常大的意义，正如倪光南院士在近期的行业活动中提到，RISC-V发布到现在十多年的时间，走过了过去其他芯片可能需要几十年的时间取得的成就，RISC-V的累计出货量中50%来自于中国。当前，我国正在大力发展汽车电子和AI应用，RISC-V可以抓住这些机遇加速发展，本文通过对比表明RISC-V是比较现实的技术选择之一。

审核编辑 黄宇