千萬量級的PC時代造就了WinTel聯(lián)盟，10億量級的Mobile時代造就了Arm/Android聯(lián)盟。到了千億量級的AIoT時代，會造就什么樣的聯(lián)盟呢?RISC-V+Linux有希望嗎?

IC-IP-ISA時代變幻，開放才是制勝法寶

不同的時代，其軸心也在轉(zhuǎn)移和下沉。從PC時代的芯片(CPU)，到智能手機時代的IP(微處理器內(nèi)核)，再到接下來AIoT時代的ISA(計算機指令架構(gòu))，主角在變換，但開放是始終不變的主旋律。誰以開放的心態(tài)擁抱新時代，誰就能夠站在時代舞臺的中心而稱霸。

上世紀90年代，微軟的Window’95橫空出世，背后有英特爾的x86系列CPU驅(qū)動，橫掃PC市場。連蘋果都差點被擠破產(chǎn)，多虧喬布斯回歸，主動與比爾蓋茨示好合作，憑借創(chuàng)新的iMac和iPod才得以重振雄風。IBM兼容機雖然體現(xiàn)了IBM的開放心態(tài)，但卻培養(yǎng)出康柏、宏基、HP和聯(lián)想這些勁敵，最終不得不賣掉PC業(yè)務(wù)，通過轉(zhuǎn)型到服務(wù)來保住行業(yè)領(lǐng)導地位?，F(xiàn)在回頭看，PC時代最有價值的核心不是PC機，而是OS(軟件)和CPU(硬件)。微軟的霸主地位造就了世界首富自不必說，英特爾CPU也幾乎獨霸市場，讓同樣采用x86架構(gòu)的AMD幾十年來一直做“underdog”，始終活在英特爾的陰影下。

進入移動互聯(lián)網(wǎng)時代，智能手機成了主戰(zhàn)場。雖然iPhone一枝獨秀，眾多安卓手機廠商緊緊跟隨其后，但從OS的角度來看，Android無疑是最大的贏家。從2009年到2018年，iOS的市場占有率始終保持在15%左右，而Android則從2009年的8%，增長到現(xiàn)今的85%。單從技術(shù)和用戶體驗來說，Android也許趕不上iOS，但開放的模式造就了Android。再看Android的硬件搭檔Arm，一個不賣芯片只賣微處理器內(nèi)核IP的小公司卻最有話語權(quán)。其制勝法寶是什么?以開放的心態(tài)構(gòu)建一個生態(tài)圈，授權(quán)內(nèi)核IP給芯片廠商，讓他們?nèi)ジ偁?，為自己開拓市場。就像Windows Phone敵不過Android一樣，英特爾的移動CPU也敵不過Arm。

圖一：在不足10年的時間內(nèi)，Android平臺在智能手機市場的份額從8%增長到85%。(來源：Gartner & Statista)

到了人工智能+物聯(lián)網(wǎng)(AIoT)的時代，哪個聯(lián)盟會稱霸呢?

UC伯克利“Copy Center”的一顆明珠

在這個智能聯(lián)網(wǎng)設(shè)備規(guī)模達到千億量級的AIoT時代，筆者認為其軸心不是芯片，也不再是IP，而是ISA。在AI、IoT和5G三股技術(shù)力量的聚合驅(qū)動下，任何行業(yè)和應用場合都會受到?jīng)_擊，從個人隨身攜帶的智能設(shè)備，到家用電器和家居，再到工業(yè)設(shè)備和工廠的機器人，甚至城市交通和安防，都將發(fā)生徹底的變化。任何一家公司都沒有能力憑借一個產(chǎn)品，像PC和智能手機時代那樣獨霸市場。然而，不同時代也不是截然分開，而是循序漸進的。英特爾到現(xiàn)在仍然是全球最大的芯片公司，而RISC架構(gòu)也已占據(jù)99%的市場。

RISC-V不但是最新版本的RISC架構(gòu)，也吸取了幾十年來計算機發(fā)展過程中各種架構(gòu)的經(jīng)驗和教訓。從質(zhì)量和技術(shù)性能上看，相比其它ISA已經(jīng)有相當優(yōu)勢了。又加上它的“開放”DNA，我們認為以RISC-V為核心的生態(tài)圈將成為新時代的主導者。

在全世界研究型大學中，學術(shù)思想最自由開放的莫過于加州大學伯克利分校(UC-Berkeley)。源自該校的BSD協(xié)議(Berkeley Software Distribution license)，是開源軟件社區(qū)使用最廣泛的許可協(xié)議之一。BSD開源協(xié)議給予使用者很大自由，基本上可以“為所欲為”，比如你可以修改源代碼，也可以將修改后的代碼作為開源或者專有軟件再發(fā)布。限制最嚴格的專有軟件有著作權(quán)(copyright)保護，如果可以稱為“版權(quán)右派”的話，另一個極端是GNU通用公共許可(GPL)，可以稱為版權(quán)左派(copyleft)，遵從GPL協(xié)議的軟件也要開源才行。相比左派和右派的限制要求，BSD許可最為寬松，被稱為是版權(quán)中間派(copycenter)。當然，你也可以將之翻譯為“復印中心”，拿著源代碼想拷貝多少都可以。

同樣出自伯克利的RISC-V自然也遵從BSD協(xié)議，這意味著你基于RISC-V ISA開發(fā)的內(nèi)核IP或相關(guān)芯片開發(fā)工具既可以免費開源，也可以專有收費。計算機科學大師和RISC之父David Patterson對RISC-V的貢獻也不容忽視，他還預言接下來的10年將是計算機架構(gòu)的黃金時代，而RISC-V作為學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界合作的結(jié)晶，最有希望成為新時代的主導架構(gòu)，甚至成為未來50年的基礎(chǔ)計算機架構(gòu)。

AIoT的四大要素

人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的融合將開創(chuàng)一個新的AIoT時代，這是繼PC時代、智能手機時代之后的又一個黃金時代。據(jù)Gartner預測，到2020年將有超過200億個IoT設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。臺灣工研院研究報告也指出，AIoT芯片市場預計到2025年將達390億美元，年復合成長率高達20%。

AIoT的發(fā)展需要四大要素，即AI算法、IoT安全、SoC，以及服務(wù)平臺。其中系統(tǒng)級芯片(SoC)是智能聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的硬件基礎(chǔ)，每一個IoT設(shè)備都需要使用低功耗的嵌入式CPU芯片，而AI相關(guān)應用也需要嵌入式CPU進行端點運算，才能建構(gòu)完整的AIoT應用。而基于RISC-V的微處理器內(nèi)核加上端點運算IP，將成為低功耗AIoT應用的最佳解決方案。

在最近舉行的Andes RISC-V Con研討會上，臺灣晶心科技總經(jīng)理林志明先生向數(shù)百位參加會議的IC設(shè)計業(yè)者展示了AIoT的各種應用場景，以及RISC-V如何驅(qū)動這些未來場景的實現(xiàn)。他認為，RISC-V開放架構(gòu)可以讓IC設(shè)計業(yè)者依照各自的需要來增加專用指令集，進而針對消費電子、通訊與物聯(lián)網(wǎng)、電腦運算與儲存、工業(yè)應用與影像監(jiān)控等領(lǐng)域，推出具備端運算或AI運算能力的嵌入式CPU，以強化相關(guān)應用領(lǐng)域的效能，也借此為廠商創(chuàng)造利基與商機。

“軟硬兼施”才能成就霸業(yè)

無論PC還是智能手機，都需要人機交互，要有人的參與才能完成特定的功能。而未來的AIoT應用將進入一種“無人”經(jīng)濟的環(huán)境，從設(shè)備的智能聯(lián)網(wǎng)到無人機和無人駕駛，很多應用將不再需要人的參與。要隨時隨地實現(xiàn)這樣的應用，單靠硬件是不行的。RISC-V硬件架構(gòu)還需要操作系統(tǒng)和軟件的配合才行。開源的Linux與RISC-V天生是一對好基友，軟硬結(jié)合必將發(fā)揮出無限潛能。

身為RISC-V的監(jiān)管機構(gòu)和推廣者，RISC-V基金會也認識到了這一點，并于去年11月份宣布與Linux基金會達成合作協(xié)議，借助后者積累多年的開源生態(tài)建設(shè)經(jīng)驗和全球龐大的Linux開源社區(qū)，從技術(shù)開發(fā)和市場推廣等多方面展開合作，以期加速RISC-V在全球的普及，并得到Linux的軟件平臺支持。

一項由Eclipse基金會組織的 IoT開發(fā)者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，無論是IoT終端設(shè)備還是網(wǎng)關(guān)，開發(fā)者首選的IoT操作系統(tǒng)都是Linux。

圖二：Linux是IoT設(shè)備開發(fā)者首選的操作系統(tǒng)。(來源：Eclipse基金會)

Linux也有專門針對嵌入式應用的版本和項目，Zephyr就是一種小型的開源RTOS，RISC-V和Linux基金會已經(jīng)在這一項目上展開合作。同時，各種針對或兼容RISC-V架構(gòu)的Linux基礎(chǔ)工具和平臺也在加緊開發(fā)和測試中，相信會有更多的開源開發(fā)者參與進來。軟硬兼施，形成一股強大的開源力量。

競合與生態(tài)

RISC-V基金會現(xiàn)已發(fā)展200多個會員，除了Google和高通等大公司外，還有不少圍繞RISC-V生態(tài)而生存的初創(chuàng)公司。而在臺灣和大陸市場，芯原、晶心和芯來等都是十分活躍的RISC-V推動者。RISC-V基金會每年在全球多個城市舉辦RISC-V研討會和講座外，而位于硅谷的SiFive及臺灣的晶心可說是RISC-V基金會的左膀右臂。

SiFive公司創(chuàng)始團隊就是RISC-V的“創(chuàng)造者”，在RISC-V標準指令集和多個擴展規(guī)范的制定中都起到了關(guān)鍵作用。除了提供開源和商用的內(nèi)核IP外，SiFive還搭建起可快速實現(xiàn)芯片設(shè)計到流片的云平臺，其DesignShare也是聯(lián)合合作伙伴共同構(gòu)建RISC-V生態(tài)的重要項目。

在亞太地區(qū)，特別是臺灣和大陸市場，晶心(Andes)是RISC-V最熱心的“布道者”，要將這一“自由、開放和免費”的“ISA福音”分享給個人、組織、企業(yè)和學校。晶心不但是RISC-V基金會的創(chuàng)始會員，也是大陸的RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和臺灣RISC-V聯(lián)盟的發(fā)起會員，在聯(lián)合業(yè)界同仁共同推廣普及RISC-V方面不遺余力。

晶心科技是一家專注于嵌入式CPU內(nèi)核IP開發(fā)的臺灣上市企業(yè)，14年來其IP已經(jīng)嵌入到35億顆芯片中，單2018年采用其IP的芯片出貨量就達到10億顆?；赗ISC-V的Andes V5系列處理器內(nèi)核包括：針對通用或浮點運算應用的32/64位N25F/NX25F;針對Linux應用的A25/AX25;帶DSP指令擴展的32/64位多核A25MP/AX25MP;以及針對入門級MCU應用的深度嵌入式處理器內(nèi)核N22。

圖三：晶心與芯來聯(lián)合開發(fā)的N22內(nèi)核是最簡單、最小型的MCU

基于RISC-V架構(gòu)的AndesCore N22是晶心科技與芯來科技合作開發(fā)的處理器內(nèi)核IP，適用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和嵌入式低功耗領(lǐng)域，以及對實時性有較高要求的控制領(lǐng)域等。據(jù)晶心科技技術(shù)長蘇泓萌博士稱，N22是晶心AndeSertified項目的首次嘗試，不但結(jié)合了RISC-V初創(chuàng)公司芯來科技的處理器內(nèi)核開發(fā)經(jīng)驗，而且也將借助晶心的開發(fā)工具和銷售服務(wù)網(wǎng)絡(luò)推向全球市場。

圖四：晶心科技CEO林志明和CTO蘇泓萌在今年的Andes RISC-V Con會上

為了凝聚更多RISC-V相關(guān)開發(fā)工具和服務(wù)合作伙伴，共同建設(shè)RISC-V生態(tài)，晶心去年啟動了EasyStart項目。該項目目前已經(jīng)發(fā)展15家合作伙伴，都是芯片設(shè)計工具和服務(wù)的專業(yè)公司，分別來自臺灣、大陸、韓國、日本和歐美等地區(qū)。這些合作伙伴的技術(shù)專長涵蓋90nm到10nm的晶圓工藝，以及SoC設(shè)計和交鑰匙服務(wù)等。他們將基于Andes V5系列處理器內(nèi)核為各自的客戶提供完整的RISC-V設(shè)計服務(wù)方案。

在RISC-V陣營內(nèi)，Andes和SiFive各自都在構(gòu)建自己的生態(tài)圈。當筆者問及這是否會引起商業(yè)競爭沖突時，林志明總經(jīng)理以一個詞回答：競合。他進一步解釋說，Andes和SiFive在合作中有競爭，在競爭中有合作。比如，兩家公司在RISC-V標準規(guī)范的制定上相互合作，分享各自的技術(shù)專長，這種合作的目的是攜手對抗Arm及其它同類ISA，以便在AIoT這個萬億市場將RISC-V的蛋糕做大，這樣每家才能吃到足夠的份額。如果大家只盯著眼前那一點蛋糕，計較得失，就難以將蛋糕做大，到頭來誰也吃不飽。從戰(zhàn)略層面，更多的是合作。而從日常運營和銷售的層面，確實存在競爭，畢竟每家公司都要有design win才能生存下去。特別是在對RISC-V情有獨鐘而且發(fā)展空間巨大的中國市場，Andes、SiFive和其它公司也都希望抓住更多份額。

至少在目前階段，RISC-V相對于Arm和x86還比較弱小。RISC-V陣營還是比較同心協(xié)力，一致對外的。合作也好，競爭也罷，開放永遠是時代發(fā)展的主旋律。唯有開放才是真正的制勝法寶，誰認清這一點并認真執(zhí)行，誰就能成為AIoT時代的主導者。

結(jié)語

PC、Mobile和AIoT時代會分別造就不同的聯(lián)盟霸主，從芯片到內(nèi)核IP，再到ISA，硬件的核心在逐漸下沉。在已經(jīng)來臨的AIoT時代，RISC-V+Linux能否成為新的聯(lián)盟霸主，還要看參與者如何玩法。無疑，Andes和SiFive是兩家最得力的RISC-V推動者，他們在“競合”中能否攜手做大RISC-V這塊生態(tài)蛋糕，將決定著未來10年AIoT的市場動態(tài)。對國內(nèi)的IC設(shè)計公司來說，如何把握趨勢和機會，在參與、貢獻和競爭中發(fā)展壯大呢?也許戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)各有千秋，但開放的心態(tài)無疑是制勝的必要條件。