RISC-V會成為國產(chǎn)“芯”希望嗎？2020年黑天鵝事件接踵而至，但RISC-V創(chuàng)企睿思芯科并沒受太多影響，相反，創(chuàng)始人譚章熹對這一年的進展很滿意，芯片也在年底順利量產(chǎn)。 距離RISC-V誕生已過去十年，這個每每被談及，必與x86、Arm相提并論的新興指令集架構(gòu)，正在物聯(lián)網(wǎng)、云端等更多場景中發(fā)揮潛能，并吸引了高通、英偉達、阿里巴巴、華為、三星、臺積電等知名科技巨頭及一眾創(chuàng)企的積極布局。 其中，睿思芯科是極具代表性的玩家之一，創(chuàng)始人譚章熹博士，是加州大學伯克利分校RISC-V原創(chuàng)項目組中的主力成員之一。他的博士生導師David A.Patterson教授是2017年圖靈獎得主，也是精簡指令集（RISC）的先驅(qū)。

“RISC-V是我看著長起來的?！弊T章熹回憶說，當初因為研究遇到瓶頸，而x86、Arm有存在商業(yè)授權(quán)的問題，他所在的項目組決定創(chuàng)造一個全新的指令集架構(gòu)，RISC-V由此誕生。 如今十年過去了，RISC-V從一個小眾的實驗室項目逐漸走到了產(chǎn)業(yè)中，通過各類電子產(chǎn)品開始進入千家萬戶。譚章熹也身兼數(shù)職，既作為創(chuàng)業(yè)者，也作為RISC-V國際協(xié)會的董事、RIOS Lab聯(lián)合主任、清華-伯克利深圳研究院兼職教授，推動RISC-V的生態(tài)建設(shè)和人才培養(yǎng)。

近日，芯東西與譚章熹進行了深入交流。除了講述RISC-V從誕生至今的幕后故事外，譚章熹還分享了關(guān)于芯片研發(fā)落地的思考與經(jīng)驗，以及它有望帶給半導體產(chǎn)業(yè)的獨特價值。01.從3個月暑期項目中誕生的全新指令集架構(gòu)

譚章熹本科就讀于清華大學電子工程系，碩士就讀于清華計算機系，隨后赴加州大學伯克利分校攻讀EECS博士，師從David A.Patterson教授。 讀博期間，起初譚章熹和師弟做的是SPARC，但隨著項目推進，他們發(fā)現(xiàn)SPARC的一些既定特征（例如register windows）束縛了他們的研究。 擺在眼前的路有兩條，一是采用既有指令集，二是做一套新指令集。 指令集架構(gòu)（ISA）猶如軟件與硬件之間溝通的橋梁。

如果將指令比作詞匯，那么指令集架構(gòu)就相當于漢語詞典，一個程序相當于一本用漢語詞典中的詞匯寫成的書，而指令集架構(gòu)的所有者可以決定誰能用它的指令來構(gòu)造硬件。 當時包括x86和Arm在內(nèi)，所有指令集都無法滿足他們的研發(fā)需求。x86已有上萬條指令，Arm在2010年還沒開發(fā)出64位，授權(quán)費用高昂、拿到授權(quán)時間長……種種束縛下，他們選擇第二條路。 2010年5月，一個暑期項目正式啟動，經(jīng)過3個月的研發(fā)，全新指令集架構(gòu)RISC-V新鮮出爐。

譚章熹的導師David A.Patterson是知名計算機體系結(jié)構(gòu)宗師。早在四十年前，Patterson教授即開始帶著研究生做第一代精簡指令集（RISC）。第一、二、三、四代RISC都是在上世紀80年代實現(xiàn)，RISC-V直接沿用前四代的命名方法。

在研發(fā)RISC-V時，項目組更加注重“精簡”這一特性。比如x86有上萬條指令，Arm有1000多條指令，而RISC-V的指令數(shù)只有40多條。 另外，RISC-V允許模塊化擴展，將不同功能子集分的很細，不同模塊之間可以自由排列組合，并支持可擴展定制指令。有能力的公司即可在指令集層面定制一個面向特定場景最優(yōu)化的命令，來滿足差異化運算需求，并有效降低硬件成本。項目組將RISC-V放到網(wǎng)上后，慢慢有工程師認為UC伯克利發(fā)明的這個新指令集很好用。

一開始，有人提問：“這個東西為什么不支持……？”項目組成員們還覺得好奇：“這是我們自己用來科研的，你憑什么給我提這些需求？” 漸漸地，他們意識到RISC-V的影響力，決定把它變成開源項目，并于2015年成立RISC-V基金會，進一步推廣RISC-V生態(tài)的發(fā)展。02.RISC-V不是Arm的廉價替代，每一行代碼都要由中國工程師敲出來

RISC-V被業(yè)界寄予如此大的期望，與“開源”這個詞密不可分。一方面，它能降低架構(gòu)授權(quán)門檻、節(jié)省芯片研發(fā)成本。企業(yè)或個人無需支付高額的架構(gòu)授權(quán)費用，即可使用或修改RISC-V代碼，實現(xiàn)芯片的定制優(yōu)化。另一方面，它不受地緣政治的影響，滿足許多地區(qū)對芯片自主可控的需求。相比之下，無論是封閉生態(tài)的x86，還是授權(quán)模式的Arm，都存在被限制使用的風險。 譚章熹也觀察到這一趨勢，他判斷，RISC-V有望催化更多中國CPU行業(yè)的創(chuàng)新機遇，以RISC-V為代表的開源硬件，或?qū)⒂绊懹布a(chǎn)業(yè)變革。

在他看來，RISC-V絕非Arm架構(gòu)的廉價替代，反而能做到Arm做不到的事情。隨著定制化需求的增加，RISC-V有望產(chǎn)生與Arm時代不同的高端IP定制需求市場。 結(jié)合技術(shù)與行業(yè)追求，譚章熹于2018年8月在深圳創(chuàng)立睿思芯科，目標是完全立足于國內(nèi)自研，打造高端RISC-V芯片。睿思芯科已自主設(shè)計了超低功耗AI處理器IP核、超低功耗32位MCU、高能效64位多核異構(gòu)AI處理器等先進RISC-V芯片方案，并配以完善的端到端開發(fā)工具平臺，方便用戶快速部署應用。

睿思芯科擅長軟硬件一體化設(shè)計，在指令集架構(gòu)和低功耗微架構(gòu)設(shè)計方面均有先進的技術(shù)積累。譚章熹的求學經(jīng)歷，也使其深得最正統(tǒng)RISC-V技術(shù)的精髓。 公司成立第一天，他立下目標，希望每一行代碼都是在中國、由中國工程師敲出來的，而不是像外企那樣，主要人力或主要研發(fā)地點仍在國外。 2020年驗證了譚章熹的前瞻意識。因為新冠疫情、貿(mào)易摩擦等多重外部因素影響，中國、日本、歐洲等地區(qū)對半導體國產(chǎn)化的熱情空前高漲，而RISC-V恰恰是一個可行之道。

如今許多企業(yè)對在海外研發(fā)的技術(shù)很敏感，而技術(shù)本土化不僅能消除客戶對技術(shù)管制的顧慮，也有助于縮短定制化周期，實現(xiàn)產(chǎn)品快速迭代。 而睿思芯科的主要研發(fā)、制造、銷售都圍繞中國市場開展。由于中國控疫高效，睿思芯科的發(fā)展基本沒受疫情影響，在過去一年取得諸多進展，不僅團隊規(guī)模增至數(shù)十人，而且實現(xiàn)芯片量產(chǎn)。

譚章熹對實際產(chǎn)品、客戶、有價值的場景都有非常好的預期。他發(fā)現(xiàn)，客戶不在乎用什么指令集架構(gòu)，只在乎結(jié)果，比如能否帶來成倍性能提升、這種提升是否持久、遷移是否順滑等。 在他看來，RISC-V的生態(tài)固然值得關(guān)注，更重要的是在此基礎(chǔ)上做出具有落地能力的完整芯片解決方案。因為應用場景有足夠的價值和深度，作為一家創(chuàng)業(yè)公司，睿思芯科當前優(yōu)先選擇的合作伙伴是各特定領(lǐng)域的頭部玩家，為其提供IP授權(quán)和SoC定制化開發(fā)合作，爭取做到領(lǐng)域最好。“從100個小客戶得到的，不如深耕一個行業(yè)領(lǐng)頭羊得到的多?！弊T章熹說。

睿思芯科在指令集架構(gòu)和微架構(gòu)上結(jié)合應用場景及算法進行設(shè)計，從自主設(shè)計CPU內(nèi)核，到SiP芯片封裝，針對AIoT需求完成了功耗、速度、通用性、安全、定制化等多方優(yōu)化。 譚章熹透露道，睿思芯科已有確實的落地場景和重量級客戶，并已進入大客戶主流產(chǎn)品的流水線，后續(xù)會逐漸公布更多進展。迄今睿思芯科已完成A輪融資，投資方有北極光創(chuàng)投、翼樸資本、創(chuàng)新工場、百度風投等。03.生態(tài)與人才缺口待填補

這兩年，因為與本土化自主可控的需求相契合，RISC-V在全球范圍內(nèi)越來越火。 例如在2020年7月，5位國科大本科生帶“芯”畢業(yè)的新聞走紅網(wǎng)絡(luò)。基于RISC-V架構(gòu)，他們經(jīng)歷4個月的高強度開發(fā)，成功設(shè)計一款能跑Linux操作系統(tǒng)的SoC芯片。 除了被用于教學，RISC-V也被更多企業(yè)青睞。據(jù)RISC-V International（RISC-V國際協(xié)會）CEO Calista Redmond公布信息，其成員數(shù)已達1000個，包括222個組織，其中不乏國內(nèi)外知名科技巨頭，覆蓋到云端、移動、高性能計算、機器學習等多類產(chǎn)業(yè)。

從2018年起，國內(nèi)有大量RISC-V企業(yè)相繼出現(xiàn)，有的用不同架構(gòu)做混合開發(fā)，有的專注于專用芯片，也有的致力于RISC-V處理器IP設(shè)計。阿里巴巴平頭哥的玄鐵910、紫光展銳的春藤芯片、華米的“黃山1號”AI芯片均采用RISC-V架構(gòu)。 國際市場分析機構(gòu)Semico Research預測，2025年全球市場的RISC-V CPU核心數(shù)將達到624億顆，而中國將擁有全球最大的市場空間；另一家市場調(diào)研機構(gòu)Tractica預測，RISC-V的IP和軟件工具市場將在2025年達到10.7億美元。

盡管RISC-V生態(tài)正迅速擴張，但截至目前，它與Arm的生態(tài)差距依然明顯。 考慮其他地區(qū)的芯片設(shè)計者，可能會對RISC-V基金會地處美國有所顧慮。2020年3月，RISC-V基金會將法律實體從美國遷至瑞士，更名為RISC-V International，極盡所能地保護RISC-V在全球開源許可下得以不受外界環(huán)境的影響。

“在五到十年內(nèi)，RISC-V可能是世界上最重要的指令集?！背錾?947年的Patterson教授已年逾古稀，他仍然活躍于推動RISC-V的生態(tài)建設(shè)。 在譚章熹眼中，Patterson教授像家里的親人一樣，很愿意在學生身上花時間。從進入UC伯克利至今，他們都保持親密的溝通與合作，如今打電話的頻次甚至比在校期間還要勤。 對于Patterson教授來說，RISC-V就像是一個嬰兒。

他喜歡用“飛虎隊”作比喻，希望RISC-V能像當年美籍援華雇傭軍“飛虎隊”支援中國空軍那樣，幫助中國CPU產(chǎn)業(yè)飛高飛遠。 2019年11月，他牽頭在深圳創(chuàng)立RIOS Lab（RISC-V國際開源實驗室）并任實驗室主任，譚章熹任聯(lián)合主任，依托清華-伯克利深圳研究院開展工作，包括睿思芯科在內(nèi)的許多公司都是RIOS Lab的成員。RIOS Lab未來五年的任務既有發(fā)展RISC-V的軟硬件生態(tài)，也包括培養(yǎng)更多的半導體高級人才，而人才正是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的另一大痛點。

從歷史發(fā)展來看，芯片開發(fā)設(shè)計受到底層技術(shù)的限制，因微架構(gòu)研發(fā)的技術(shù)含量極高，行業(yè)中擁有芯片研發(fā)能力的研究團隊和企業(yè)并不多。 譚章熹談到，目前中國沒有嚴格意義上的計算機系統(tǒng)專業(yè)，教材、培訓均未成體系，在做處理器設(shè)計、軟硬件一體、端到端設(shè)計微架構(gòu)方面，尚未儲備足夠的人才。

國內(nèi)產(chǎn)業(yè)需求和人才供給存在絕對的不平衡，而解決這個事情，是一件長遠的目標，包括如何構(gòu)建整個生態(tài)，不僅產(chǎn)品要發(fā)展，人才也要發(fā)展。 他希望RISC-V開源生態(tài)能在短期3-5年內(nèi)完成特定領(lǐng)域的布局，長期則希望在5-10年內(nèi)建立起與英特爾的生態(tài)系統(tǒng)。04.結(jié)語：定制芯片或?qū)⒉辉偈巧贁?shù)人的游戲

過去數(shù)十年，x86始終在臺式機及服務器市場獨領(lǐng)風騷，Arm則在移動終端處理器市場無出其右，剛走過十周年的RISC-V也正奔赴在產(chǎn)品落地、生態(tài)擴張的道路上。 但RISC-V的商業(yè)化前路依然布滿荊棘，物聯(lián)網(wǎng)賽道橫亙著生態(tài)更健壯的Arm，如何構(gòu)建一個可持續(xù)的生態(tài)是擺在RISC-V面前的一道核心考題。

由于RISC-V早期產(chǎn)生和發(fā)展都在國外，因此國際協(xié)作至為關(guān)鍵，要讓RISC-V持續(xù)良性健康地向前發(fā)展，顯然還需更多生態(tài)伙伴的參與和配合。 計算機體系結(jié)構(gòu)的變局還在持續(xù)上演，RISC-V究竟能發(fā)揮出怎樣的產(chǎn)業(yè)價值，還有待時間評估。 而隨著RISC-V逐漸降低定制化芯片設(shè)計的門檻，未來造芯也許將不再是少數(shù)人的游戲。

責任編輯：xj

原文標題：師從圖靈獎得主，自研高端RISC-V芯片，對話睿思芯科創(chuàng)始人

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