完全开源、无专利掣肘，RISC-V会是芯片自主的关键解吗？| 年度行业研究 2020年

2020年，芯片产业的国民关注度达到了新的顶峰，芯片行业一举一动都能拨动人们的心弦。对“自主可控”的迫切需求，对“垄断危机”的无限担忧，让中国半导体从业者孜孜以求，不愿错过任何可以“突破围城”的机会。
如今，在芯片设计的核心环节就出现了这样的机会，即利用完全开源开放，可被自由使用的指令集架构RISC-V来设计处理器。指令集指挥着芯片执行各项计算命令，是芯片的“灵魂”所在。
这一关键领域，长期以来都被x86架构（Inter公司）和ARM架构（ARM公司）主导，而RISC-V却因其在物联网、AI等新兴市场的巨大发展潜力被视为ARM的最强竞争对手。中科院院士倪光南就曾公开表示，认为RISC-V很可能在未来发展成世界主流CPU之一，在CPU领域形成Intel、ARM和RISC-V三分天下的格局。
据统计，围绕其组建的RISC-V基金会如今已经吸引超过300家公司和机构的加入，其中有高通、英伟达、三星和谷歌等国际巨头，也有阿里巴巴、华为、华米、芯原等中国公司。
在地缘政治不断影响全球经济，芯片安全备受国人关注的当下，英伟达于2020年9月宣布400亿美元收购ARM公司，市场对于开源指令集RISC-V的关注度再度提升。
是谁给了RISC-V与巨头争食的勇气？中国芯片行业又为何对它寄予厚望？
在这篇文章里，我们将对RISC-V 进行梳理，试图理清RISC-V 未来发展的点滴线索，以期回答上述两个问题。
本文将从以下几个方面展开：

RISC-V的诞生
RISC-V 为什么被认为是ARM的最有力竞争者
RISC-V 产业的现状
RISC-V会是芯片自主的关键解吗？中国厂商如何破局？
RISC-V与ARM全面“争锋”可能仍需数年
中国RISC-V参与企业

一、RISC-V 的诞生在开始一系列分析之前，首先需要明确RISC-V到底是什么。
根据官方给出的定义， RISC-V是一个基于“精简指令集（RISC）”原则的开源指令集架构。其中， RISC全写为：Reduced Instruction Set Computer，即精简指令集计算机；V是罗马数字“5” ， RISC-V即代表该指令集是RISC系列指令集的第五代产品。
需要明确， RISC-V并不是一种处理器或芯片（Implementation），而是指令集规范（Specification）。所谓指令集，是存储在处理器（芯片）内部指导它如何进行运算的一系列规范语言。它是软件和硬件之间的接口，向下定义任何软件程序员需要了解的硬件信息，向上指导应用系统的运转，可以说指令集架构决定了一个处理器的“灵魂” ，也就决定了处理器的流派。
根据复杂度大概指令集可以分为精简指令集（RISC）、复杂指令系统计算机(CISC)、超长指令字（VLIW）、显式并行指令计算（EPIC）、最小指令集（MISC）和单一指令集（OISC）六类。在CPU领域的指令集主要有精简指令集（典型代表ARM、MIPS和RISC-V）、复杂指令系统计算机（典型代表 x86）。
那么指令集在整个芯片产业链中处于一个什么样的位置？指令集一般内置在芯片IP（Intellectual Property ，知识产权）核心中，属于芯片设计中的一个部分。市面上的CPU或者SOC（系统级芯片），都是基于某IP核，这个IP核心实际上实现了一种指令集架构(体系结构特性+特定指令集) 。

文章插图
来源：芯原股份招股书
接下来，说一说RISC-V的起源。
早在1979年，加州大学伯克利分校 David Patterson 教授就提出的精简指令（RISC），其基本思想是尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单、而把较复杂的功能用一段子程序来实现，从而提高计算机的工作效率，且功耗面积低，非常适合便携式电子产品。