偏重 ARM

     

將來Apple偏重ARM架構



2006年前層經使用過數年的 PowerPC 是 RISC 類別的 CPU。RISC-V 雖然開源,但不像 Linux 和 Android 拿來就可以用,RISC-V 是指令集架構,想要用它還要做很多設計工作,這些工作不僅必要且辛苦,甚至比 Arm 的設計還要難。RISC-V 晶片很難快速推向市場。推出時間一晚了,就讓 Arm 占領市場。看到 RISC-V 的問題,比如版本分裂的風險,以及生態系統的建設還處於非常早期階段,想設計相對複雜的 RISC-V 晶片仍需要工具鏈支援。AI 時代,不同的深度學習演算法對硬體架構的要求差距很大,這時候靈活的 RISC-V 處理器更能滿足要求。

RISC-V 是精簡指令集架構(ISA),來自柏克萊加利福尼亞大學 University of California, Berkeley 2010 年的新專案,架構簡單、完全開源,且可透過延伸指令自訂。RISC-V 是基於已建立的 RISC 原則建立的一個開源指令集架構,也就是說 RISC-V 指令集可以自由運用在任何目的,也允許任何人設計、製造和銷售 RISC-V 晶片和軟體。雖然這不是第一個開源指令集,但它具有重要意義,因為它的設計考量到小型、快速、低功耗等面向,使得適合應用在現代計算裝置當中。推出幾年後受到全球巨頭的支援,輝達、WD、Google、高通、微軟、華為、阿里巴巴等都加入 RISC-V 基金會。且在印度政府的大力資助下,RISC-V 還成為印度的國家指令集。

RISC-V 在全球有超過 235 個成員,加入基金會的中國公司只有 20 多間。加入 RISC-V 基金會每年的會費最低只要 5,000 美元,對一家公司而言不算很貴。RISC-V 指令集在中國更受關注,特別是去年中興事件引發全民對中國芯的關注。「中國 RISC-V 產業聯盟」和「中國開放指令生態系統(RISC-V)聯盟」也在去年相繼成立,上海市經濟資訊委發表的「上海市經濟資訊化委關於開展 2018 年度第二批上海市軟體和積體電路產業發展專項資金(積體電路和電子資訊製造領域)項目申報工作的通知」包含基於 RISC-V 指令集架構的處理器晶片方向,可視為中國首個支援 RISC-V 的相關政策。RISC-V 在中國受關注有許多原因,但最主要的原因還是中興通訊事件之後,從民眾到產業界都意識到晶片是非常重要的產業,中國必須有自主可控的晶片。

2019 年5 月 6 日,RISC-V 基金會開啟了為期 11 天、跨越 5 個城市的 RISC-V 中國路演,在開幕站深圳,阿里巴巴集團平頭哥半導體、芯來科技、晶心科技、UltraSoC、GreenWaves、SiFive 等公司,分享在 RISC-V 方面的最新進展及對 RISC-V 發展的見解。

但有兩條路證明走不通,一條就是關起門來自己做,典型的就是龍芯。因晶片還是商品,效能再高,沒人用就沒有價值,所以必須有相應的生態系統發揮價值。第二條路就是跟在別人後面,中國有許多公司做 x86、Arm、IBM Power 晶片,在某些特殊領域,用這些指令集架構確實可以做一些事,但受 ISA 所屬公司知識產權(IP)的控制,很難取得成功。不過,生態建設對指令集的成功至關重要,因為在晶片產業,構建生態系統時,一開始就有軟體支援架構,之後形態就很難改變。RISC-V 生態建設剛起步,涉及很多軟體,特別是系統軟體,但系統軟體本身不賺錢,RISC-V 又是開源,因此美國 RISC-V 基金會董事會提了很多建議,希望美國大公司或政府能出資。

Intel 這麼多年習慣的模式是生產製造幾十、幾百美元的處理器,在這個價位上的生產製造毛利率高得嚇人。而正是豐厚的毛利率使得 Intel 敢於付出高昂的代價研發下一代處理器技術和生產線製程,從而保持領先競爭對手至少一個代際的技術優勢。比如現在 Intel 的主流 Core 系列的製程是 22nm,同時期的 ARM 還處於40nm 到 32nm 或者 32nm 到 28nm 的過渡階段,而 Intel 已經在新建 14nm 的生產線了。

反觀一片 ARM 處理器才賣幾美元,利潤率微薄,即便出貨量大不少,但不要忘了出貨量和生產線投入之間的準線性關係,卻也不能滿足 Intel 這樣的巨鱷的胃口,更不能讓它保持目前的「高研發/高毛利相互驅動」的商業模式。不玩自家的遊戲規則,Intel 淪為二三流廠商那是分分鐘可能發生的危險。Intel 管理層不希望看到這個未來,Intel 的股東們更不希望。

現在ARM很強大,但它距離X86還是非常遙遠,並沒有因為這幾年的進步而縮短,實際上反而在被更快的拉大。畢竟它們設計的出發點不一樣,因此根本不具備多少可比性,X86無法做到ARM的功耗,而ARM也無法做到X86的性能。

市場需求速度不高,但時代改變已到達滿足點。即是ARM已不需要直接去比較又貴又食電的超級CPU,而可以專注平價的應用市場。再過幾年,ARM的成長必向前,多款智慧手錶現在也用RISC-V處理器了。中國小米手環設計廠商華米也都大力採用,甚至去年還自行開發第一款取名為黃山1號的自製RISC-V晶片,放進自己的多款AmazFit智慧手錶系列,單季就賣破百萬隻,傳聞下一代小米手環也會採用。三星最近決定採用開源RISC-V指令集,來打造自己的5G數據機專用晶片,並將裝在今年即將發表的旗艦5G新手機裡來販售。

性能並不強(ARM11 和A8的時代),但是還是有很高的市場,誰讓他有一堆通訊專利,基帶集成好。