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ARM 霸权江山不保?晶心领军开源指令集 RISC-V 趁势而起

所属栏目:N吃生活 发布时间:2020-06-06

ARM 霸权江山不保?晶心领军开源指令集 RISC-V 趁势而起

ARM 架构在手机领域市占超过 99%,在数据机、车用讯息设备与可穿戴装置等也超过 90%,其霸主地位让软银在 2016 年以 243 亿英镑(约新台币 9,963 亿元)购併 ARM。不过,如果把 ARM 譬喻成一个帝国,现正处于「民心思变」的革命时代,吹响革命号角的是开源架构 RISC-V,而台厂晶心则扮演重要角色。

晶心是第一个採用 RISC-V 的主流 CPU IP 公司

晶心是台湾第一家成功商业化的处理器 IP 授权公司,在 CPU IP 全球排名第 5 大,在亚洲只有输给 ARM。

晶心也是第一个採用 RISC-V 的主流 CPU IP 公司。RISC 是精简指令集(Reduced Instruction Set Computing)的缩写,源起 1980 年代,是中央处理器的一种设计架构,将电脑运算指令数量减少,让 CPU 架构在设计上能更为简化。代表第 5 代的 RISC-V(读音 Five),2010 年起源加州大学柏克莱分校。RISC-V 的特性为「开源免费、可模组化与指令数简洁」,视为 Intel x86 架构与 ARM 架构之外的其他选择。

早有不少业者希望推出开源指令集与 ARM 抗衡,RISC-V 并非第一,但之前以 RISC 为架构的 Sparc、Power、MIPS 等开源指令集都没能成「气候」,RISC-V 热潮备受期待。

另一方面,中国因为中美贸易,对「自主自控」晶片有强烈需求,因此从政府到民间都对 RISC-V 跃跃欲试。

晶心抓住这股浪潮,準备趁势而起侵吞 ARM 版图。

就是要抢下 ARM 市占

ARM 霸权江山不保?晶心领军开源指令集 RISC-V 趁势而起

晶心科技总经理林志明。

「打造除了 ARM 以外的选择,一直都是晶心在做的事,以前晶心单打独斗,现在是打团体战,我们把全球生态圈,当作自己的生态圈在经营,晶心就是规格制定者,以取得更多世界级客户认可。」林志明指出。

晶心自有指令集架构产品,从 2006 年开始销售,一直到 2010 年每年的合约数才超过 2 位数,但是採用 RISC-V 为基础指令集的 V5 架构,从 2017 年底推出第一个新产品到 2018 年的授权合约就达 18 份,成长力道相当惊人。

有捨才有得:採用 RISC-V,攻高阶 CPU 市场

晶心决策速度非常快。2015 年底 RISC-V 基金会甫成立,隔年晶心就加入基金会成为创始会员,并且投入核心、编译器与软体开发开发工具的研发,而也在此时,晶心做了一个很重要的大转折:除了原有的自家架构产品 AndeStar V3,也新增採用 RISC-V 架构的 AndeStar V5。

AndeStar V5 以 RISC-V 为基础架构,晶心则扮演扩充架构的角色(AndeStar V5= RISC-V + 晶心扩充指令架构)使得以开放、模组化及可扩充的 RISC-V 指令集正式进入主流 SoC 界。

晶心的大胆拥抱 RISC-V 与两者架构相近转换成本不高有关。「晶心和 RISC-V 两者精神上很接近,转换包袱不大。」林志明举例,以晶心的 AndeStar V3 来说,设计理念很接近 RISC-V,因为 V3 允许厂商自己加指令,ARM 则没有增加空间。

ARM 霸权江山不保?晶心领军开源指令集 RISC-V 趁势而起

晶心的 AndeStar V3 设计理念很接近 RISC-V。

不过,拥抱开源看似容易,实质不然。「採用 RISC-V 对晶心来说,有好有坏,但有捨才有得 。」林志明说。在坏处方面,就是低阶的 CPU IP 市场竞争将会愈加激烈,「架构开放后,许多小型公司都能设计,但这类公司资源有限,缩限在低阶产品,因此低阶 CPU 市场会变乱。」林志明指出。

不过对于晶心来说高阶 CPU 市场才是更重要的,「高阶 CPU 重视品质,如整合应用的系统单晶片(SoC)难度就很高,这是晶心的优势。」

对于价格敏感的企业来说,RISC-V的确有不小吸引力

ARM 主要依赖 Licensing (授权费)与 Royalty(权利金)获利。某公司若想使用 ARM 架构「要付 2 次钱」,首先,要缴交百万美元起跳的授权费,而后晶片出货后,每颗晶片再缴交按照该价格的 1% 至 2% 不等的权利金,对新创等小公司来说是昂贵负担。

ARM 也观察到这点,在 2017 年 DesignStart 计画中(DesignStart 是 ARM 为嵌入式装置开发者、新创与 OEM 等厂商能快速获得 IP 而推出的计画),取消 Cortex-M0 和 Cortex-M3 的授权费,只收权利金,但若以 500 万个装置的开发成本来看,成本还是要约 20 万美元。

因此对于价格敏感的团队来说,RISC-V 的确有不小吸引力。

免费的常常也是最贵的,是 Risk-Free 而非 Free-RISC

不过,RISC-V 与 ARM 的决胜点,不在小企业而在中大企业的态度。

开源的 RISC-V 有其魅力,但对 IC 设计与系统大厂来说,RISC-V 生态系才刚起步,且转换架构是个麻烦事,缺乏大量稳定可靠与验证后的软体工具与开发环境,「开源不等于便宜,更不等于免费」,开发风险大。因此对于能提供完整服务的晶心来说是一大好时机。

一名 IC 设计公司主管就指出,「光是 2018 年度,採用晶心指令集架构的系统晶片出货量超过 10 亿颗,这就代表晶心技术的稳定与成熟,有办法给客户完整的解决方案。」

一方面,为了势力平衡,扶植 ARM 的竞争对手,让 RISC-V 兴起与 ARM 良性竞争,大企业也对 RISC-V 跃跃欲试。「大公司也大力拥抱 RISC-V 的原因在于,扶植 ARM 的对手,不让 ARM 一家独大,以便争取更多商业谈判空间。」业界人士观察。

晶心已经站在这股革命浪潮上,接下来是否真能撼动 ARM 帝国,备受瞩目。



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