【观点】倪光南：迎接开源芯片新潮流
目前，全球的CPU市场基本被两种架构垄断，x86架构和ARM架构。前者主要为美国Intel和AMD两家公司所有，在桌面和服务器市场占据垄断地位；后者则是ARM公司拥有，在移动和嵌入式领域占据垄断地位。虽然它们具有较全面的技术和产品覆盖范围，历史悠久且生态成熟。但同时，其高昂的授权费，高度复杂和繁琐的指令集对部分企业的使用造成阻碍。因此，开源简洁的RISC-V指令集架构呼之欲出。
何为开源芯片RISC-V
RISC-V是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构（ISA），“V”表示第五代RISC。最初80年代的RISC指令集仅用于计算机架构教学，但是在开源计算机系统市场需求不断迫切的背景下，2010年，由美国加州大学伯克利分校计算机科学中心的Krste Asanovic教授和David Patterson教授等团队共同发明了完全开放源代码的RISC-V指令集，并在2014年发布了第一版用户手册。
RISC-V极具颠覆性的特点在于，它是一个开源芯片模式，包括指令集架构的开发模式和商业模式。全球任何公司、研究机构或个人在BSD（Berkeley Software Distribution license）许可证下，都可以自由免费地使用指令集进行CPU设计、开发并添加自有指令集进行拓展。同时，BSD许可证是一个广泛使用且标准十分宽松的开源软件协议，在该议下用户基于RISC-V指令集架构制作的处理器，可以自主选择公开自由发行、商业销售、更换其他许可协议或完全闭源在内部使用。
RISC-V的优势对比
RISC-V与ARM-32和x86-32的优势对比：
表1 指令集手册对比
表2 指令集架构及CPU对比
具体而言，RISC-V主要拥有三个优势：
（1）设计优势
免除授权费用和知识产权风险的完全开源免费，这是RISC-V存在的主要意义。传统的芯片设计有时需要上亿研发费用、投入上百人的团队和花费大量时间，使得中小型科技企业不可能承担芯片研发，被迫只能使用市场上已有产品，既造成了芯片市场的绝对垄断，又丧失发展的主动权。而开源芯片设计可以将芯片设计门槛大大降低，甚至于3-5人的小团队在3-4个月内，只需几万元便能研制出一款有市场竞争力的芯片，十分适应于中小企业创业，能够有效促进芯片产业的繁荣。
（2）技术优势
目前成型的技术代码集小，并且支持模块化，性能十分优越，能够满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求，支持从FPGA、ASIC乃至未来器件等多种实现方式。同时能够高效地实现各种微结构，支持大量定制与加速功能，并与现有软件及编程语言可良好适配。
（3）前景广阔
随着人工智能和物联网等新一代信息技术的发展，各种场景下对于CPU需求日益碎片化，嵌入式应用前景广阔，低功耗、低成本和订制化需求越来越大，这使得RISC-V的精简、低功耗、模块化和可扩展的优势与数字经济未来发展方向十分契合。
（4）管理优势
最初的RISC-V指令集是20世纪50年代的，因而大多数专利早已过期，在商业化和开源使用方面不会存在大的专利壁垒和成本问题；另外，RISC-V由2005年成立的基金会管理，这是一个非盈利的中立机构和开放社区，主要负责日常维护RSIC-V指令集标准手册与架构文档，参与RISC-V相关规范地制定和软硬件生态系统的发展。基金会采取会员制管理，目前共有上百家会员单位，阿里、华为都是其中的白金会员，这种开放式的管理模式能够有效地促进RISC-V社区的交流和创新，形成生态系统从而降低研发成本，打破芯片市场的垄断。
中国的RISC-V策略
2018年9月20日，由国内外RISC-V领域重点企业、研究机构和行业协会在上海共同发起成立了中国RISC-V产业联盟（China RISC-V Industry Consortium （CRVIC））。此后，2018年11月8日，在网信办、中国科学院等支持和指导下，中国开放指令生态（RISC-V）联盟在第五届互联网大会上正式宣布成立，并举行揭牌发布仪式。
开源芯片模式对于我国打破芯片市场垄断、实现芯片自主可控和创新具有重要意义。因此，我国应当加大芯片自主创新力度，营造其完善的生态系统。具体而言，首先，要为开源社区提供经过流片验证的高质量RISC-V开源核及SoC芯片设计方案；第二，逐步构建一套基于开源工具链、开源IP、开源工艺库的SoC芯片设计流程，为企业提供商业版工具与IP之外的开源方案；第三，迭代优化开源工具，提高设计验证效率，为大批科研机构、中小企业提供定制芯片服务，降低芯片开发门槛。 最后，鼓励企业、研究机构和协会加入开源社区，利用开放式的会员模式，提高我国在开源芯片技术规则制定领域的话语权和影响力。
专家介绍
倪光南，中国工程院院士，一直致力于发展自主可控的信息核心技术和产业，2011年和2015年分别获得中国中文信息学会和中国计算机学会终身成就奖。
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