本文來自半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫，作者：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫編輯部。
今天用開源芯片的方式，通過非盈利機(jī)構(gòu)的方式來去推動(dòng)技術(shù)發(fā)展，那就有可能撬動(dòng)更大的AloT產(chǎn)業(yè)。
8月19日，中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長包云崗談到了RISC-V與開源芯片發(fā)展態(tài)勢(shì)與趨勢(shì)。
新趨勢(shì):開源芯片
國家對(duì)開源十分重視。十四五規(guī)劃開始對(duì)開源布局，支持?jǐn)?shù)字技術(shù)開源社區(qū)等創(chuàng)新聯(lián)合體發(fā)展，完善開源知識(shí)產(chǎn)權(quán)和法律體系，鼓勵(lì)企業(yè)開放軟件源代碼、硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用服務(wù)。
在芯片領(lǐng)域，2019年10月《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》發(fā)布觀點(diǎn)：開源將會(huì)成為處理器芯片發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)。
AloT是一個(gè)新興的發(fā)展趨勢(shì)，開源也會(huì)對(duì)它產(chǎn)生很大的影響。未來處理器芯片有可能規(guī)模要到上千億，隨之而來的問題是AloT的需求碎片化。
傳統(tǒng)的CPU設(shè)計(jì)的方法，比如說intel和arm，他們基本的思路都是通過通用的架構(gòu)加上指令的擴(kuò)展，這種方式的成本是很高的，而且周期很長，所以要應(yīng)對(duì)新的AIoT的時(shí)代，需要有新的一些方法來去來應(yīng)對(duì)，那就是開源。
如何降低芯片設(shè)計(jì)門檻
借鑒互聯(lián)網(wǎng)開源軟件的成功經(jīng)驗(yàn)。互聯(lián)網(wǎng)需求也是碎片化，開源軟件降低了APP開發(fā)門檻，吸引和培養(yǎng)大批互聯(lián)網(wǎng)人才，使中國互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)更具有國際競(jìng)爭(zhēng)力。那么在芯片領(lǐng)域里面要去達(dá)到這樣的一個(gè)目標(biāo)的話，也是要去降低芯片設(shè)計(jì)的門檻，像互聯(lián)網(wǎng)一樣通過開源軟件降低門檻。如果能夠做到降低芯片設(shè)計(jì)門檻，它也能夠帶來非常多的新機(jī)會(huì)，甚至?xí)苿?dòng)產(chǎn)業(yè)的變革。
今天的芯片設(shè)計(jì)門檻還是很高?；ヂ?lián)網(wǎng)的融資的節(jié)奏是種子輪一般50萬美元到A輪，200 300萬美元到B輪，大概2000萬美元就可以做出一個(gè)非常好的產(chǎn)品或者是APP。但是在芯片領(lǐng)域里面往往到A輪就需要千萬美元這樣一個(gè)量級(jí)，才能夠去設(shè)計(jì)一出一款好的芯片。
怎么降低門檻？
去構(gòu)建像開源軟件一樣的開源芯片的生態(tài)。通過底層一些開源的組件，像開源的IP開源的這些異地的工具以及一些驗(yàn)證軟件等等，使得在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域里面90%的一些模塊功能可以復(fù)用。那么做一個(gè)芯片的時(shí)候，只需要專注于一些加速器或者是集成一些傳感器，這部分的代碼也許可以小于10%。通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)降低芯片設(shè)計(jì)的人力成本，從而釋放創(chuàng)造力。
然而這樣的愿景其實(shí)在過去幾十年并沒有變成現(xiàn)實(shí)。因?yàn)橹噶罴?jí)是屬于公司私有的，就是說即使具備了后面的設(shè)計(jì)的能力，還是要得到這個(gè)公司的授權(quán)才能夠去做芯片的設(shè)計(jì)以及后續(xù)的開發(fā)。
2010年，伯克利分校提出口號(hào)：指令集應(yīng)該免費(fèi)。如果在指令集可以被看作是免費(fèi)共享以后，就可以以這種模式去發(fā)展，構(gòu)建一個(gè)處理器芯片生態(tài)。
那RISC-V就有基金會(huì)的方式，讓全世界共同來制定指令集的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定之后世界各國企業(yè)可以做自己的RISC-V芯片，比如我國的阿里平頭哥的芯片、中科院等機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)的香山開源處理器芯片，這種模式下，投入大貢獻(xiàn)大就會(huì)有更大的主導(dǎo)權(quán)。
RISC-V發(fā)展態(tài)勢(shì)
在RISC-V的國際基金會(huì)中，中美歐三個(gè)區(qū)域是并駕齊驅(qū)的，中國和美國之間的企業(yè)參與度更高，歐洲學(xué)術(shù)界參與度高。在基金會(huì)當(dāng)中，中國的力量也是在快速發(fā)展，比如說20個(gè)高級(jí)會(huì)員當(dāng)中有11個(gè)是來自中國。
新態(tài)勢(shì)1：高性能RISC-V處理器進(jìn)入國際競(jìng)賽階段。
RISC-V處理器核與X86 ARM在性能上存在差距但是在快速縮小，香山處理器核就進(jìn)展十分迅速。
新態(tài)勢(shì)2：RISC-V軟件生態(tài)正在加速發(fā)展。
國際開源社區(qū)積極投入RISC-V軟件生態(tài)發(fā)展，例如Debian操作系統(tǒng)軟件包對(duì)RISC-V的支持已超過95%。
中國也在集合各方力量支持RISC-V的生態(tài)發(fā)展。2018年在中科院的支持下，計(jì)算所牽頭成立了中國開放指令生態(tài)聯(lián)盟，到現(xiàn)在已經(jīng)有130多個(gè)單位。2018年以后在全國有很多的企業(yè)，很多的大學(xué)，很多的機(jī)構(gòu)都在積極的投入到生態(tài)建設(shè)中去。
開源芯片實(shí)踐
2018年中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟。并且制定了“三步走”規(guī)劃。
香山：開源高性能RISC-V處理器
目標(biāo)是建立一個(gè)像Linux一樣的開源RISC-V核主線，既能被工業(yè)界廣泛應(yīng)用，又可以支持學(xué)術(shù)界去做創(chuàng)新。在這個(gè)過程中建立了具有國際先進(jìn)性的芯片敏捷設(shè)計(jì)方法。
基于這種芯片設(shè)計(jì)方法，過去兩年的時(shí)間里面也做了兩代香山架構(gòu)的設(shè)計(jì)，第一代叫燕西湖。第二代叫南湖架構(gòu)。
目前在開發(fā)第三代香山（昆明湖）規(guī)劃，它的性能要比第二代香山再進(jìn)一步提升50%以上，同時(shí)頻率要爭(zhēng)取能到3G赫茲左右，為企業(yè)提供處理器核敏捷開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施。香山的開發(fā)現(xiàn)在在全世界也是受到了廣泛的關(guān)注。已經(jīng)成為國際上最受關(guān)注和最活躍的開源項(xiàng)目之一了。
香山模式可以帶來一些新的機(jī)會(huì)，因?yàn)榭梢钥吹竭^去芯片發(fā)展歷程當(dāng)中，它是一個(gè)不斷解耦的過程，也是不斷的在提升芯片敏捷設(shè)計(jì)的一個(gè)過程。
另外香山模式可以孕育新的領(lǐng)軍企業(yè)。因?yàn)槊恳淮芜@種變革都會(huì)孕育出一些新的世界級(jí)的創(chuàng)新企業(yè)。就像IDM模式崛起了英特爾，fabless模式成功了AMD和英偉達(dá)，IP和模式又成就了ARM、高通。香山這種根本上是一種越來越開放的模式，英特爾的X86只賣芯片，它的內(nèi)部的源代碼是不會(huì)開放，包括ARM。香山的模式不僅僅是源代碼開放，底層的整個(gè)一套工具鏈和流程也都是開放的，所以現(xiàn)在也是有一批企業(yè)已經(jīng)在基于香山來去做相應(yīng)的一些開發(fā)，這就是香山模式的重要優(yōu)勢(shì)。
未來展望
開源PC設(shè)計(jì)，催生新產(chǎn)業(yè)
1981年8月IBM推出了他們的個(gè)人PC，隨后他們也公開了他們所有的設(shè)計(jì)文檔，包括源代碼電路圖等等，其實(shí)這就是一種開源。它孕育了很多的或者說是支撐了很多其他一些企業(yè)，包括像戴爾，以及國內(nèi)的長城、聯(lián)想等等。
開源芯片，賦能loT新產(chǎn)業(yè)
今天有著更大的市場(chǎng)，像IoT，也就人、機(jī)、物融合的這樣一個(gè)新興的市場(chǎng)，我們?cè)趺慈ダ闷饋磉@樣的市場(chǎng)？開源可能發(fā)揮了很大的作用。
在PC產(chǎn)業(yè),英特爾是通過IDM模式加賣芯片的方式去推動(dòng)了芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但這種模式需要很多的資源、上百億美元的收入才能支撐這樣的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。而且一旦利潤下降就會(huì)被不看好，這也是為什么英特爾股票下跌的原因。這時(shí)，英偉達(dá)用fabless的方式去賣芯片，它所需要的資源體量就比英特爾小一些。
智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)，ARM也用更輕的方式，不賣芯片，只賣IP，讓其他的企業(yè)去做芯片，這樣也能夠撬動(dòng)一個(gè)更大的智能手機(jī)的產(chǎn)業(yè)。
今天如果用開源芯片的方式，IP是開源的，流程也是開放的，通過非盈利機(jī)構(gòu)的方式來去推動(dòng)技術(shù)發(fā)展，持續(xù)讓技術(shù)演進(jìn)，那就有可能撬動(dòng)更大的AloT產(chǎn)業(yè)。
