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開源入侵芯片領域,RISC-V能創造新的處理器

汽車玩家 ? 來源:彭博社 ? 作者:jf_1689824311.2507 ? 2020-02-20 16:57 ? 次閱讀

在軟件革命之后,開源正在入侵芯片行業。

大型技術公司已開始涉足RISC-V,該技術以免費標準代替了芯片設計過程中的關鍵專有技術。盡管RISC-V還處于初期階段,但利用RISC-V卻可能會創造出一批新的處理器,這些處理器可以與英特爾產品進行競爭,還可以削弱Arm的授權業務。

去年12月,約有2,000人參加了硅谷的一次會議,以了解RISC-V。RISC-V是一套讓軟件與半導體進行通信的新的控制指令。在短短幾年時間里,RISC-V已經從一種大學教學工具發展成為一種開源標準,谷歌、三星電子、阿里巴巴集團、高通公司英偉達公司等行業巨頭都對其進行了探索。

加利福尼亞大學伯克利分校的計算機科學家Krste Asanovic說:“大多數主要公司都在為RISC-V做出巨大努力。” 他是SiFive的共同創始人,該公司是一家基于RISC-V進行芯片設計和銷售的公司。

開源不僅僅是幾家公司的專有思想,也包含了其他很多人的貢獻。新代碼是共享的,因此任何人都可以看到它,改進它,并在它的基礎上添加自己的貢獻。在20世紀90年代被諸如微軟之類的巨頭摒棄之后,這種不斷擴展的工作方式已經成為互聯網、智能手機和許多軟件應用程序的基礎。去年,IBM收購了開源先驅RedHat,這是歷史上最大的一筆軟件交易。就連微軟也參與進來,收購了最大的開源代碼庫GitHub。

在這個價值4000億美元的產業中,即使是開源僅占到了芯片制造過程中的一小部分,也會讓很多人感受到威脅。如果有足夠多的公司致力于采用開源方法,那么他們可能會創造出一個共享的知識庫,而這可能是英特爾和Arm難以跟上的。

早期的開發主要集中在指令集上,指令集控制著處理器的基本功能。多年來,只有兩家公司掌握這個技術。在計算機處理器方面,英特爾的x86主導著這個市場。從被英特爾授權的Advanced Micro Devices Inc.購買芯片是使用此指令集的唯一方法。而英特爾是唯一能夠改變指令集的公司。

另一個指令集是所有主要智能手機所采用的指令集。它屬于軟銀集團旗下的Arm。這個指令集可以收費授權,因此其他公司可以使用它來設計自己的芯片。但同樣,只有Arm可以改變這個指令集。

這使得該行業的其他企業只能依靠這兩家公司進行創新。數十年來,這一直不是問題,因為大多數處理器都是通用組件,通過提高生產水平,每年推出的新產品都可以更快,更高效地工作。但是,這個行業發展軌跡正在逐漸瓦解:芯片小型化的發展已經遇到了物理定律的瓶頸,而人工智能以及來自互聯網和智能手機的大量數據又需要新的信息處理方式。RISC-V的支持者說,一套新的指令將有助于創造更好的芯片,為無人駕駛汽車、語音識別和其他人工智能任務提供動力。

谷歌正在其OpenTitan項目中使用RISC-V,該項目正在為數據中心服務器和存儲設備開發安全芯片。多年來監督Google大規模據中心基礎設施的Urs Holzle說:“還有許多其他計算任務,例如機器學習,都可以從開源計算架構中受益。”

RISC-V出現在微控制器(一種處理器的基本形式)中,該微控制器是高通和Nvidia出售的更為復雜的芯片的一部分。西部數據是最大的數據存儲設備制造商之一,他們也在計劃在某些產品中使用該技術,并對進行了開源設計。此外,阿里巴巴推出了一款基于RISC-V的芯片,另外還有其他幾所大學也發布了開源設計。

RISC-V基金會有200名中國會員,這是一個非營利組織,成立于2015年,旨在促進該指令集的使用。據悉,一個印度企業利用該技術開發了六個處理器。

RISC-V規范是由基金會技術委員會開發,批準和維護的,該委員會由多家成員公司的工程師和其他貢獻者組成,擬議的修訂版發布在GitHub上。RISC-V設計可以是免費的,也可以獲得授權。雖然沒有嚴格要求必須遵守官方規范,但成員們有動力讓自己的設計兼容。據該項目的支持者說,這為芯片客戶提供了多個藍圖選擇,他們需要設計與軟件通信的組件。

不過,RISC-V還處于非常早期的階段。就實際制造、銷售和使用的芯片而言,RISC-V還不算什么。每年生產的14億部智能手機中,幾乎在用Arm的技術。而每年售出的超過2億臺PC則是基于Intel的X86指令集。對RISC-V的一種質疑是,它最終可能不會省錢,因為使用開源標準涉及到更多的工作。這與幾十年前Linux和其他開源軟件大行其道時引發的問題是一樣的。

Arm說RISC-V降低成本想法是不切實際的。“創新遠遠超出了指令集,”該公司戰略副總裁Tim Whitfield說 ,“ Arm的IP是高度可配置的,為我們的合作伙伴提供了創新和差異化的靈活性,使他們可以在增加價值的同時將風險和成本降至最低。”

西部數據的前首席技術官Martin Fink仍擔任首席執行官的顧問,他表示這是在仍然被鎖定的關鍵領域中進行創新,而不是節省資金。"這是開源的,而不是免費的",他補充說,“這是上下游產業鏈之間的合作。”伯克利前任教授,谷歌杰出工程師David Patterson表示,其他RISC-V支持者認為,通力合作最終將會降低芯片制造成本,特別是對于數據中心運營商和其他越來越多地設計自己處理器的公司而言。他說:“全世界的公司正在合作開發,因為它可以節省資金。”

RISC-V對現有企業存在著一定的壓力。去年,Arm宣布了一項先試后買的計劃,但收費要低得多,以便較小公司和學術機構可以使用其指令集來進行研究工作。

英特爾表示將增加新的指令,以幫助AI和其他新興領域。英特爾還在一份聲明中補充說:“英特爾工程師不斷提高X86架構標準,以提供一流的性能。”

高通公司產品管理高級副總裁Keith Kressin表示,高通公司是Arm的最大客戶之一,他認為包括RISC-V在內的多種方法都有發展空間。

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