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万物联网时代来临 RISC-V生态链脚步迈进
软硬体生态圈黑马

【作者: 王岫晨】2020年05月07日 星期四

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RISC-V可学习各种指令集架构的优缺点并进行优化,并具备开源、< /strong>


免费且可扩展等的特性,可让软硬体架构的自由度大幅提升。


目前产学界组成RISC-V生态链,可共用资源,便於进行开放式的设计。


行动联网设备的扩大普及,加上5G浪潮即将来袭,使得物联网应用正方兴未艾,而万物联网的时代也已经正式来临。在这个万物皆联网的环境下,RISC-V趁势崛起,以其开源特性、精简架构、加上可模组化与可弹性扩充的优势,在全球市场已经造成风潮。



图一 : RISC-V称得上是软硬体生态圈中的黑马,其应用范围涵盖从低阶到高阶领域。
图一 : RISC-V称得上是软硬体生态圈中的黑马,其应用范围涵盖从低阶到高阶领域。

不只许多大厂开始投入资源发展RISC-V指令集架构,包括欧洲处理器计画(European Processor Initiative)也预计以RISC-V技术作为2020年的基础设计,而亚洲地区更有许多国家(如印度)是由政府政策协助RISC-V处理器的开发规划。这些作为都使得RISC-V市场渐成气候,生态圈也逐渐茁壮,相关应用十分值得令人期待。


开源、灵活

事实上,近年来应用市场多元化,使得再怎麽简单的指令集,其架构发展也免不了趋向复杂,且相关IP也存在令厂商担??的风险。RISC-V指令集架构从学界诞生,并依循着BSD协议,学习各种指令集架构的优缺点并进行优化。值得注意的是,RISC-V架构具备开源、免费且可扩展等的特性,可让软硬体架构的自由度大幅提升。


此外,其所具备的灵活性也提供足够的客制化空间,让特定应用可以提高效能并达到产品差异化。当然RISC-V的生态系统也使其能够独树一格,目前产学界组成RISC-V生态系统,可共用其资源,更便於进行开放式的设计。


软硬体生态圈黑马

RISC-V可以称得上是软硬体生态圈中的黑马,其应用范围涵盖从低阶到高阶,而结合AI与IoT的应用更是现阶段全球发展的重要趋势。

RISC-V可以称得上是软硬体生态圈中的黑马,其应用范围涵盖从低阶到高阶,包括目前最热门的AI人工智慧、物联网、车联网、区块链、FPGA、通讯设备、指纹辨识、程式安全与固态储存等应用,而结合AI与IoT的应用更是现阶段全球发展的重要趋势。


RISC-V之所以受到重视,其中一个重要原因在於其开放式的指令集架构,很符合物联网应用所需求的低功耗、高效能与高弹性等特性。这样的特性除了可以加快客户新产品创新的速度,更能有效降低风险与成本。


例如台厂晶心科技便专注於RISC-V架构的开发,近期更将专注力集中在AI边缘运算晶片的应用上,并发表了一颗内建RISC-V P指令集扩充指令的DSP处理器核心D25F。透过不同DSP运算指令的加速,最高能达到10倍效能的提升,这对於5G与AI的时代将非常具有重要意义,例如即时辨识系统就非常需要这样的弹性与效能。


Arm:乐见生态链不同选择

打从RISC-V问世以来,市场上普遍希??了解在RISC领域独霸一方的Arm对此的看法。CTIMES也特别针对这个议题访问了Arm,希??能了解Arm如何看待RISC-V的崛起。Arm主任应用工程师张维良指出,市场竞争对产业的长期发展来说都是健康的,Arm 也乐见RISC市场上有其他的业者加入为客户提供不同的选择,共同促进市场的扩大与产业的发展。



图二 :  Arm主任应用工程师张维良指出,Arm乐见RISC市场上有其他不同的选择。
图二 : Arm主任应用工程师张维良指出,Arm乐见RISC市场上有其他不同的选择。

至於RISC-V的问世,究竟对於Arm有没有造成任何影响。张维良说,RISC-V对於Arm既有的市场没有造成任何冲击,Arm的业务依然稳健的成长。事实上,Arm的低功耗处理器设计已应用在超过1,600亿颗晶片的智慧运算中,在全球有超过1000家的技术合作夥伴。2019年第三季单季出货量更达到64亿颗,是过去两年内第三次写下单季出货量的新高纪录。而Cortex-M 处理器的出货量也以 42 亿个晶片缔造了新纪录。在过去三年之中,Arm每年平均出货量都达到220亿颗。


深究原因,张维良认为主要原因包括以下几点:Arm与客户都有共同的目标,Arm的商业模式成功与否,是以客户的成功为基础。而Arm 从最开始的微架构一路提供完整的解决方案,可以为客户节省大量的人力与成本。基本上,拥有了Arm IP就像是拿到由工具、服务、软体等组合的庞大生态系的门票,能帮助客户最大程度的降低SoC建置成本,减少风险,并以最快速度进入市场。


Arm IP优势

仔细检视Arm架构,会发现Arm 不仅只是单一的(ISA)指令集,而是与合作夥伴共同协作发展,能切合产业需求,更容易执行。目前Arm 是唯一拥有弹性与可扩充化的架构,能解决各市场领域所需的运算需求,这包括从最小的感测器到超高效能的伺服器系统。


另外,安全也是万物联网时代最重要的议题之一。Arm现阶段带领产业定义行动装置的开放平台安全标准,并且以平台安全架构(PSA)建立物联网安全架构设计。总结的说,Arm拥有从设计到制造强大而健全的夥伴生态系,能帮助夥伴降低总拥有成本,在瞬息万变的电子科技产业中能以更快的速度上市。


至於面对RISC-V的问世,Arm在策略上也将持续探索新的市场趋势,以回应客户为了掌握未来产业变革与数位商机而产生的多元需求。近期Arm所提出几项的方案,包括了Arm Flexible Access与Arm Custom Instructions,都是为了呼应客户在5G与万物智联时代的不同需求。


台湾RISC-V生态链成型

全球各国对於RISC-V的崛起都非常感兴趣,许多知名大厂包括Google、Nvidia、Samsung、WD、Qualcomm、Tesla等,都纷纷加入RISC-V基金会,在2019年会员数就已经达到435家。至於在亚太区,台湾晶心科技不仅是RISC-V基金会的创始白金成员,也是台湾RISC-V联盟的发起成员,全力推广RISC-V加速普及。


在半导体产业占有重要地位的台湾,当然更希??能藉由RISC-V再创另一波新的科技商机。台湾是全重要的半导体聚落,也拥有最大的半导体供货量,从技术深度与地缘位置来观察,都具有很大的优势可以发展自己的处理器架构、IP产品及生态链,而开放、精简和高弹性的RISC-V指令集正是最好的选择。



图三 : 台湾期??能藉由RISC-V再创另一波新的科技商机。
图三 : 台湾期??能藉由RISC-V再创另一波新的科技商机。

在2019年三月,台湾RISC-V联盟已经正式成立,这也代表台湾半导体产业对於RISC-V的重视程度。未来透过产、学、研的三方合作,台湾RISC-V联盟将加速推广RISC-V开放架构,并协助台湾科技产业抢进IC客制化设计核心地位,以促进RISC-V加速导入商用市场。


结语

台湾RISC-V联盟现阶段除了将加强培育人才,并串联全球RISC-V生态链。而为了因应AIoT所带来的庞大物联商机,台湾RISC-V联盟的目标是期??藉由RISC-V来搭建起全球AIoT产业的重要桥梁,使台湾晋升成为RISC-V生态链中的核心解决方案供应者角色。


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