RISC-V 指令集架構(gòu)（ISA）的興起，由 RISC-V International 管理，正值半導(dǎo)體行業(yè)演變的一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)期。新技術(shù)的誕生正在推動(dòng)人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車工業(yè)，甚至太空探索等多個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步。

這些創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的出現(xiàn)恰逢SoC設(shè)計(jì)師推動(dòng)新指令集（ISA）的推進(jìn)（見圖1）。在這一交匯的時(shí)刻，RISC-V ISA脫穎而出，為設(shè)計(jì)師提供了更廣泛的CPU、NPU和IP核心選項(xiàng)，以適應(yīng)當(dāng)今技術(shù)爆炸不斷演變的環(huán)境。

1. 此圖展示了截至2030年RISC-V SoC出貨量的數(shù)十億。

什么是RISC-V？

RISC-V 是一個(gè)，代表了微處理器和 SoC 設(shè)計(jì)和開發(fā)的重大轉(zhuǎn)變。RISC-V 對(duì)任何個(gè)人或公司免費(fèi)開放獲取、修改和分發(fā)，使其成為一個(gè)有吸引力的選擇。

其設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)潔高效，采用簡(jiǎn)化的指令集，能夠更快執(zhí)行并降低功耗。這種開放性和靈活性促進(jìn)了創(chuàng)新與合作，因?yàn)槠髽I(yè)和開發(fā)者可以打造符合其具體需求的定制處理器，而無需承擔(dān)專有ISA的許可費(fèi)和限制。

直到最近，作為主要ISA提供商，Arm的商業(yè)模式是控制訪問。這形成了封閉環(huán)境，使公司成為半導(dǎo)體行業(yè)的主導(dǎo)力量。這種控制還使Arm能夠通過向使用其技術(shù)的制造商收取許可費(fèi)來獲得收入，同時(shí)保護(hù)其專有設(shè)計(jì)和創(chuàng)新免受未經(jīng)授權(quán)的使用或修改。

RISC-V 開放模型優(yōu)勢(shì)

如今，多核SoC設(shè)計(jì)格局已從同質(zhì)轉(zhuǎn)向異構(gòu)，任何芯片上都會(huì)出現(xiàn)多個(gè)指令集單元。這為設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)考慮和評(píng)估競(jìng)爭(zhēng)ISA和供應(yīng)商的機(jī)會(huì)。在這種環(huán)境下，CPU核心現(xiàn)在執(zhí)行多種任務(wù)，這并不意味著這些核心都來自同一個(gè)IP廠商。

圖2展示了RISC-V核心在當(dāng)代SoC中執(zhí)行的多種任務(wù)，其中可編程替代深度嵌入式有限狀態(tài)機(jī)是目前最大的應(yīng)用場(chǎng)景。隨后是MCU和協(xié)處理器功能。

2. RISC-V在多種功能上持續(xù)獲得關(guān)注。

有趣的是，隨著IP廠商推出更強(qiáng)大、更高性能的RISC-V CPU核心進(jìn)入市場(chǎng)，“應(yīng)用處理器”這一功能也越來越受歡迎。這表明市場(chǎng)正持續(xù)不斷創(chuàng)新，以滿足對(duì)更多功能需求的不斷增長(zhǎng)。RISC-V CPU IP 供應(yīng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)激烈，并孕育創(chuàng)新。

與專有架構(gòu)不同，RISC-V ISA是公開的，RISC-V標(biāo)準(zhǔn)由RISC-V International發(fā)展和管理。通過多家公司RISC-V成員委員會(huì)的合作，創(chuàng)建了核心ISA的擴(kuò)展，并可根據(jù)供應(yīng)商和市場(chǎng)需求進(jìn)行定制。

因此，能夠更快地開發(fā)出滿足不同應(yīng)用精確需求的專業(yè)領(lǐng)域解決方案。這種靈活性與定制硅片解決方案需求的增長(zhǎng)相契合，這些解決方案能夠滿足特定功能需求，從而在特定應(yīng)用場(chǎng)景中提升性能和效率。

RISC-V的開放模式標(biāo)志著行業(yè)的一個(gè)重大轉(zhuǎn)變，使企業(yè)首次能夠在不局限于任何單一供應(yīng)商的情況下采用ISA。即使是按照RISC-V標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的軟件，也可以在不同廠商的設(shè)備上執(zhí)行。這種互作性促進(jìn)了競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，激發(fā)創(chuàng)新，同時(shí)降低了企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)和成本。

多公司對(duì)靈活RISC-V ISA的支持

靈活性使RISC-V成為開發(fā)和部署多種性能范圍硅片解決方案的越來越有吸引力的選擇。在RISC-V領(lǐng)域，多個(gè)CPU的IP供應(yīng)商組成了一個(gè)社區(qū)，眾多公司同時(shí)設(shè)計(jì)新解決方案。

此外，擁有80多個(gè)活躍委員會(huì)的RISC-V International繼續(xù)致力于通過多公司合作流程，以標(biāo)準(zhǔn)化方式完善ISA。這種集體努力促成了ISA的快速演進(jìn)以及實(shí)現(xiàn)該協(xié)議的產(chǎn)品多樣化——從而更快地提升性能，并為客戶帶來更多選擇。

對(duì)統(tǒng)一RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的支持正在增長(zhǎng)，并且已經(jīng)有了完善的平臺(tái)，現(xiàn)在有多家公司提供解決方案。它涵蓋了廣泛的技術(shù)和組件，支持從硬件設(shè)計(jì)到軟件開發(fā)的各個(gè)方面。

例如，SoC設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)所需的更多構(gòu)建模塊現(xiàn)在已經(jīng)到位，且來自多個(gè)來源。此外，如果團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)的某個(gè)特定領(lǐng)域需要支持，現(xiàn)在很可能就會(huì)出現(xiàn)。因此，它增強(qiáng)了設(shè)計(jì)界對(duì)RISC-V技術(shù)的信心。

半導(dǎo)體設(shè)計(jì)社區(qū)的更多選擇

現(xiàn)在是半導(dǎo)體行業(yè)的好時(shí)機(jī)，因?yàn)閯?chuàng)新不斷增長(zhǎng)，催生了更新更強(qiáng)大的應(yīng)用和硅解決方案。RISC-V 通過提供更多設(shè)計(jì)選擇、鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)并促進(jìn)ISA演進(jìn)，推動(dòng)了一個(gè)新時(shí)代。

上述領(lǐng)域顯示了RISC-V ISA在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)社區(qū)及整體市場(chǎng)中日益重要的重要性。這種環(huán)境確保了SoC設(shè)計(jì)師能夠從廣泛的解決方案中選擇，從而構(gòu)建更先進(jìn)的系統(tǒng)。

SHD集團(tuán)的研究論文“RISC-V Market Report: Application Forecasts in a Heterogeneous World” 分析了RISC-V當(dāng)前及未來使用機(jī)會(huì)的各類功能、器件類型、產(chǎn)品類別甚至工藝幾何形狀。報(bào)告強(qiáng)調(diào)，如今的SoC設(shè)計(jì)已不再同質(zhì)化。相反，設(shè)計(jì)現(xiàn)在更傾向于使用多架構(gòu)，提供不同功能，并來自眾多IP廠商，這些廠商都存在于同一硅片上——這是一個(gè)異構(gòu)的世界。