ARM太貴，80多家科技巨頭悄然站隊開源晶元架構RISC-V
維金 李林 編譯整理
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「ARM實在太貴了。」信息安全晶元公司Dover Microsystems聯合創始人Jothy Rosenberg說。你可能對這位創業者不熟悉，沒關係，眾多你天天聽說的公司也和他有同感。
據The Information報道，ARM的昂貴价格把Google、高通、三星等80多家科技公司推到了同一條戰線上。它們正在合作開發新的開源晶元設計，為自動駕駛等新興技術的晶元開發提供一種成本更低的方式。
RISC-V原型
這個開源晶元設計名為RISC-V，其開發由一個非營利性基金會主導。
消息人士稱，特斯拉近期已加入RISC-V基金會，並考慮在新款晶元中使用免費的RISC-V設計。西部數據和英偉達已宣布，計劃在部分產品中引入這種新的晶元設計。
ARM究竟有多貴呢？根據Quora上一份不太新鮮的回答，從幾十萬美元到幾百上千萬美元不等。法國晶元創業公司Greenwave最近接受The Information採訪時說，他們如果使用ARM架構，要花掉1500萬美元的授權費。
文章開頭提到的Jothy就說，僅僅從成本來看，這就會導致創業公司轉向RISC-V。
革命性的晶元設計
顧名思義，RISC-V是RISC的第五個版本。
John L. Hennessy和David A. Patterson
RISC，即「精簡指令集計算機」，正是今年兩位新晉圖靈獎得主對行業的重大貢獻，由加州大學伯克利分校於1980年發布。晶元指令集幫助計算機軟體與底層硬體設備通信，是計算機的基本組成部分。
近年來，最主要的晶元指令集設計是x86，英特爾和AMD廣泛使用、在PC市場佔主導地位。
ARM的晶元設計則是基於早期RISC架構。ARM將這種設計授權給多家晶元廠商，而此類晶元幾乎被用於所有智能手機。
RISC-V不僅與ARM形成了競爭，對於x86來說，也是一種替代選擇，最終可能會給英特爾和AMD造成威脅。但在PC和伺服器市場，既有晶元架構的地位非常牢固，因此在短期內RISC-V還無法掀起太大波瀾。
和統治著伺服器操作系統的Linux一樣，RISC-V也是一種開源技術，不屬於某家特定公司，如果它繼續快速發展，可能會成為首個廣泛使用的開源指令集設計。
許多研究RISC-V的人將這個圈子的能量比作上世紀90年代的Linux開源運動。當時，科技行業的許多人士都對開源操作系統能否成功持懷疑態度。然而最終，Linux成為了伺服器領域佔主導地位的操作系統，並且成為了Android系統的基礎。
開源的硬體非營利性組織lowRISC正在開發基於RISC-V的晶元設計。該組織聯合創始人及總監Alex Bradbury表示：「許多其他技術都已經開源，但指令集是缺失的一環。這有些奇怪，因為指令集是硬體和軟體之間的最基本介面。」
對企業來說，開源技術的使用成本較低，因為不會有哪家公司跳出來收專利費。RISC-V可以為晶元行業創業公司打開一扇大門。以往，這些公司負擔不起ARM昂貴的授權費用，也沒有能力從頭開始開發自己的晶元架構。
然而ARM的Ronco認為，由於硬體和軟體之間存在根本性的區別，因此將RISC-V與Linux進行類比並不是非常合適。他說：「軟體存在漏洞。如果你找到漏洞，那麼就可以進行更新。但對於硬體，你沒法這麼做。你無法對硬體漏洞去打補丁。想要開發晶元，質量的門檻會更高。」
定製化帶來的好處
企業喜歡RISC-V還有個原因，即RISC-V支持晶元設計公司在核心架構之上添加額外功能。這使得它們可以根據自己的目標來定製晶元。相比之下，ARM指令集不支持這樣的修改。
成千上萬開發者正在開發RISC-V開源標準的各個部分，包括添加與人工智慧和信息安全相關的新功能。
RISC-V基金會執行董事Rick O』Connor認為：「如果我們以適當的方式去推進，那麼RISC-V將成為未來50年真正的計算平台。」
早期使用者
首批依賴RISC-V設計的公司之一是存儲設備廠商西部數據。去年11月，該公司宣布，未來幾年多款產品將轉向RISC-V晶元。目前，西部數據使用授權自ARM等公司的晶元設計。
西部數據首席執行官Martin Fink表示，該公司對RISC-V感興趣，是因為希望將更複雜、訂製化的處理器引入其存儲設備。
RISC-V設計也在逐漸進入設備的底層晶元。例如英偉達表示，將在配合GPU使用的底層微控制器中使用RISC-V設計。此前，英偉達使用定製開發的微控制器晶元Falcon。
另一方面，許多公司正開始開發更複雜的RISC-V處理器。
lowRISC聯合創始人Robert Mullins說：「最初的討論是將RISC-V用在物聯網設備的微型處理器核心，但情況正發生變化。過去12個月，許多人都在關注，將RISC-V應用至主要的應用處理器。許多業內人士都在認真討論此事。」
晶元創業的興起
與此同時，新興創業公司正在湧現。
SiFive也是這一領域的新秀，這家公司由加州大學伯克利分校教授Krste Asanovic與他的兩名研究生共同創立。Asanovic是RISC-V最初的開發者之一。SiFive正在為小型設備和伺服器計算機開發RISC-V晶元。SiFive也在嘗試將晶元設計授權給他人，模仿ARM的商業模式。
根據PitchBook的數據，到目前為止SiFive已完成4800萬美元融資，投資方包括Sutter Hill Ventures和Spark Capital等。
還有一家此類創業公司是來自法國Grenoble的Greenwave Technologies。該公司正使用RISC-V架構為低功耗設備開發人工智慧晶元。儘管只完成了380萬美元的融資，但該公司已經推出了測試晶元。
Greenwave商業開發副總裁Martin Croome表示：「如果我們使用ARM架構，那麼需要獲得架構授權，花掉1500萬美元。如果是這樣，那麼我們的投資方就是在支持ARM，而不是我們的創新。」
ARM架構授權支持晶元廠商修改晶元，但同時必須遵守ARM設置的許多條件。這是為了確保ARM處理器兼容廣泛的應用。
ARM的Ronco表示，1500萬美元這個數字是不準確的。「這顯然是無稽之談。我們提供廣泛的產品。」
另一家全面擁抱RISC-V的創業公司是Esperanto Technologies。與伯克利教授Dave Patterson一起，該公司的創始人Ditzel是1980年時最初RISC架構學術論文的共同作者。Esperanto試圖開發強大而節能的晶元，瞄準人工智慧應用。該公司希望這樣的晶元能集成4000個RISC-V處理器，展開並行計算。
Esperanto最初的想法是設計訂製的指令集，但最終決定使用RISC-V。Ditzel表示，這是因為RISC-V已經足夠優秀。這樣做意味著Esperanto不必組建龐大的軟體團隊，開發工具去支持訂製的晶元。編譯器和調試器等底層工具的開發將由基金會的成員們來完成。
Ditzel表示：「通過RISC-V基金會，感覺就像是有1000個人正在為我們工作。」
Esperanto到目前為止已融資超過3000萬美元，投資方包括西部數據等等。
行業的巨變
在RISC-V發展的同時，半導體行業正在經歷一場巨變。設計成本的增加和激烈的競爭正推動晶元設計公司的整合。例如博通近期曾試圖收購高通，但遭到了美國政府的直接反對。
同時，此前指導市場發展的摩爾定律已不再適用。RISC-V基金會的O』Connor表示：「輕鬆的工作已經做完了。」
與此同時，晶元製造技術的發展相對較慢，科技行業將重心更多地轉向了專業化晶元。在人工智慧和物聯網等領域，定製化變得尤為重要。和其他應用領域相比，人工智慧需要更強大的計算能力，而物聯網設備則對晶元功耗有著嚴格要求。RISC-V的支持者認為，這種架構帶來了更好的靈活性，而ARM並不支持這樣的專業訂製。
RISC的聯合發明人Patterson從伯克利退休之後，正兼職在谷歌人工智慧團隊工作。他表示：「這些都是激動人心的時刻。計算機架構的黃金時代是在80年代。但我也看到，我們正回到當年。我們需要看到指令集的創新。」
ARM的危機
RISC-V的成功，也就意味著軟銀旗下ARM受到嚴重影響。ARM正試圖將智能手機領域的主導地位拓展至其他市場。
儘管ARM在手機晶元市場的地位看起來很穩固，但了解RISC-V相關工作的人士認為，在新興技術領域，ARM的業務發展前景並不確定。
不過，ARM並不同意這種看法。
ARM嵌入式和汽車業務副總裁兼總經理John Ronco表示：「開源指令集的概念並不新鮮。對ARM來說，競爭已經司空見慣。這不是ARM與RISC-V之間的零和遊戲。我們正在多個領域擴大市場份額。」
他同時指出：「正如我們的預期，在與客戶的交流中，RISC-V出現的頻率越來越高。我並不認為已有任何產品開始量產。但在某些場景下，我認為RISC-V的存在是合理的。」他特別提到了學術和科研領域。
RISC-V帶來的威脅令外界開始質疑軟銀收購ARM的交易。
軟銀於2016年以320億美元的價格收購了ARM，這個價格較ARM當時的市值有32%的溢價。事後，甚至軟銀的一名董事也對這筆交易提出批評。
軟銀的想法是，ARM可以定位於把握科技發展的下個浪潮：人工智慧，以及消費者日常生活中越來越多的計算設備，即物聯網。然而，RISC-V給這個戰略帶來了威脅。儘管ARM渴望成為物聯網領域的領先者，但越來越多物聯網工程師青睞RISC-V。後者提供了比ARM更好的靈活性，可以用於開發訂製的處理器。
軟銀沒有就RISC-V的崛起做出回應。
在移動設備市場，ARM的地位相當穩固。該公司的晶元設計被廣泛用於Android和iOS平台。ARM的收入主要來自於智能手機晶元合作夥伴，例如蘋果、高通和三星。蘋果和谷歌可能會認為，不值得花時間將所有移動端軟體都移植到RISC-V晶元上。
晶元行業資深創業者Dave Ditzel表示：「對ARM來說短期影響不大，但該公司的整個商業模式將受到威脅。RISC-V還需要很多年時間，才能像ARM一樣成熟。但如果我是ARM，那麼就不會對現在的情況心滿意足。」他的創業公司Esperanto Technologies正在開發一款RISC-V晶元。
作者系網易新聞·網易號「各有態度」簽約作者
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