“這一次芯片浪潮，我們沒有掉隊(duì)”，中國加速布局開源芯片RISC-V生態(tài)

近日，2022年圖靈獎(jiǎng)?lì)C給了“以太網(wǎng)之父”、3Com公司創(chuàng)始人羅伯特·梅特卡夫。他研發(fā)的以太網(wǎng)設(shè)備及其協(xié)議，允許設(shè)備連接到局域網(wǎng)并共享打印機(jī)和文件等資源，極大降低了網(wǎng)絡(luò)連接成本。

在中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟秘書長、中科院計(jì)算技術(shù)研究所研究員包云崗看來，以太網(wǎng)成功的最大啟示是做開放標(biāo)準(zhǔn)，它為下一步創(chuàng)新提供平臺、拓展市場、繁榮生態(tài)，其背后的開源文化實(shí)則是一種生產(chǎn)方式的革新。

在日前舉行的開源硬件與新一代工業(yè)革命論壇上，專家表示，開源作為一種創(chuàng)新協(xié)作模式不僅引發(fā)了軟件產(chǎn)業(yè)變革，未來還將引發(fā)硬件、數(shù)據(jù)、算法、內(nèi)容等產(chǎn)業(yè)變革，將重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、價(jià)值鏈，基于開源的新工業(yè)革命正在到來。

“梅特卡夫”定律的啟示

40年前，新晉圖靈獎(jiǎng)得主羅伯特·梅特卡夫提出了一個(gè)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模價(jià)值的定律：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值等于該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)的平方，而且該網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值與聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)的平方成正比?！懊诽乜ǚ蚨伞北砻鳎粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)越多，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值越大。換言之，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模帶來的回報(bào)往往超出預(yù)期。

想要獲得超額的用戶，就必須降低價(jià)格，這也是許多公司選擇開源的原因。包云崗舉例說，1981年，IBM公司在發(fā)布個(gè)人電腦的同時(shí)，公開了包括源代碼和電路圖在內(nèi)的所有設(shè)計(jì)文檔，此舉大幅降低了個(gè)人電腦軟件的設(shè)計(jì)門檻，后來的戴爾、聯(lián)想、長城等公司由此受益?！肮_設(shè)計(jì)文檔前，一臺個(gè)人電腦售價(jià)約9000美元，公開后，個(gè)人電腦價(jià)格一路降到了1500美元。正是價(jià)格的大幅下降，成就了個(gè)人電腦市場的繁榮?！?/span>

特斯拉也使用了同樣的商業(yè)策略。它通過開放專利，吸引更多大型廠商加速產(chǎn)品研發(fā)、擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模，并在行業(yè)的整體進(jìn)步中進(jìn)一步做大做強(qiáng)。

去年8月，我國移動物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)已達(dá)16.98億，首次超過代表“人與人”連接的16.78億戶移動電話用戶數(shù)。根據(jù)全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會（GSMA）預(yù)測，2025年全球物聯(lián)網(wǎng)終端連接數(shù)將達(dá)250億。根據(jù)“梅特卡夫”定律，超大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)“擴(kuò)容”必然會促使企業(yè)進(jìn)一步降低價(jià)格，選擇開源設(shè)計(jì)將成為大勢所趨。

開放標(biāo)準(zhǔn)改變芯片設(shè)計(jì)

你有沒有想過，智能手機(jī)和藍(lán)牙音箱由不同公司制造，它們是如何實(shí)現(xiàn)連接的？這是因?yàn)樗{(lán)牙是一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)，這意味著它的設(shè)計(jì)規(guī)范是公開的?；谝蕴W(wǎng)、Wi-Fi、PDF等開放標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件早已家喻戶曉。而今，一個(gè)被稱為RISC-V的開放標(biāo)準(zhǔn)有可能改變芯片的設(shè)計(jì)方式。

今年1月，RISC-V入選《麻省理工科技評論》2023年“全球十大突破性技術(shù)”，這讓包云崗有點(diǎn)意外。他原本預(yù)計(jì)RISC-V領(lǐng)域的重大里程碑會在2025年前后出現(xiàn)，現(xiàn)在看來，RISC-V的發(fā)展在加速。

RISC-V是由美國加州伯克利大學(xué)于2010年研發(fā)的開源芯片指令集。指令集是一種用于溝通軟件和硬件的關(guān)鍵技術(shù)，如果把軟件看作螺母，硬件看作螺釘，指令集就是螺母和螺釘之間的尺寸規(guī)范。當(dāng)下市場主流的指令集有英特爾公司的X86和ARM公司的ARM，前者善于處理大數(shù)據(jù)，后者處理快數(shù)據(jù)為主，兩者分別支撐起個(gè)人電腦及移動互聯(lián)網(wǎng)（手機(jī)）時(shí)代的主流芯片架構(gòu)。萬物互聯(lián)時(shí)代，當(dāng)需要同時(shí)兼顧數(shù)據(jù)傳輸速度與傳輸量時(shí)，這兩類主流架構(gòu)的勝任能力有限，RISC-V表現(xiàn)出了較強(qiáng)優(yōu)勢。

據(jù)介紹，RISC-V的平均指令數(shù)只有X86和ARM的1/10，且架構(gòu)可以隨意更改，可滿足從智能手表、智能汽車到5G基站、服務(wù)器的各種不同性能需求。更重要的是，RISC-V不隸屬于任何一家公司，任何企業(yè)、團(tuán)隊(duì)和個(gè)人都可以免費(fèi)用它來設(shè)計(jì)芯片。

RISC-V將為芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)帶來哪些變化？包云崗表示，除了大幅降低芯片設(shè)計(jì)門坎和成本外，還可實(shí)現(xiàn)大部分功能的重復(fù)利用，用戶可以定制專屬于自己的附加值部分。

抓住第三次芯片浪潮機(jī)遇

目前，RISC-V芯片開始出現(xiàn)在耳機(jī)、硬盤和AI處理器中，已經(jīng)售出了100億個(gè)內(nèi)核。在上月在滬舉行的首屆玄鐵RISC-V生態(tài)大會上，“RISC-V之父”、圖靈獎(jiǎng)得主大衛(wèi)·帕特森表示，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，預(yù)計(jì)到2025年有28%的市場會被RISC-V所占有；在RISC-V最有機(jī)會發(fā)力的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，其復(fù)合增長率將超過70%；預(yù)計(jì)2027年左右，將會有250億設(shè)備融入RISC-V生態(tài)中。

“這一輪開源芯片浪潮，我們沒有掉隊(duì)?！卑茘徴f。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球采用RISC-V架構(gòu)的100億顆處理器中，一半來自中國，這標(biāo)志著國內(nèi)的RISC-V生態(tài)已初步形成。中國工程院院士倪光南也指出，RISC-V的出現(xiàn)為推動中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

從全球范圍看，RISC-V國際基金會也在不斷壯大，過去幾年的會員增長率均超過100%，吸引了全球70多個(gè)國家的3100多名會員加入。從基金會中的實(shí)力占比看，中美處于第一梯隊(duì)。在全球24個(gè)高級會員中有13個(gè)來自中國，22個(gè)理事會成員中有9個(gè)來自中國。

“過去我國發(fā)展處理器芯片有兩種模式，即高鐵模式和北斗模式。前者是在現(xiàn)有生態(tài)下引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新，后者是完全自主構(gòu)建技術(shù)體系。有了RISC-V后，我們可以走第三種模式——5G模式?！卑茘徴J(rèn)為，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)加速參與到開放標(biāo)準(zhǔn)的制定中，同時(shí)自主研發(fā)一批關(guān)鍵核心技術(shù)，面向國際市場，兼容國際生態(tài)，抓住第三次芯片浪潮的時(shí)代機(jī)遇。