【技术创作101训练营】国产处理器的逆袭机会——RISC-V

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Hello，各位朋友大家好，我是单片机点灯小能手，专注于单片机点灯！目前是一名初级嵌入式软件工程师，正在努力学习中。对于CPU架构你了解多少呢？x86还是ARM，今天我们来聊一聊另一个后起之秀，号称是ARM的强劲对手——RISC-V架构。我准备分为以下几部分来介绍。

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CPU之三生三世

谈起CPU，大家首先想到的是什么？电脑？手机？Intel？AMD？中央处理器，虽然早已经被大众所熟知，但在相当一段时间内，它一直是高端大气的代名词，CPU，全称为中央处理器，算是一个比较古老的概念，早在20世纪60年代，第一款CPU诞生。无论是电子产品还是服务器，都离不开CPU，有了强劲的CPU，你才可以流畅的上网、刷剧、打游戏等等。

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以电脑CPU为例，从奔腾、酷睿、到现在的锐龙系列，CPU的制程在不断发展，但是CPU架构却没有太大的变动。指令集架构是CPU进行操作的最小单元，有了指令集架构，CPU就有了灵魂。以下是几款知名CPU架构的诞生时间：

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无敌是多么寂寞——ARM统治着的世界

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就在前不久，2020年11月11日凌晨，苹果公司发布了3款Mac产品，还是熟悉的外观，熟悉的味道，只是配方有所改变，放弃了因特尔的处理器，采用自家研发的ARM架构新品M1芯片，5nm工艺，性能是最新笔记本的两倍。

稍微了解CPU的人都知道，目前在PC和服务器市场，因特尔的x86是绝对的王者，而在移动终端领域，ARM近乎垄断。ARM是一家诞生于英国的处理器设计公司，主要业务是设计ARM架构的处理器，虽然没有因特尔，华为、高通、苹果、联发科等厂商名气大，但采用ARM架构的处理器却遍布我们生活的每一个角落，从手机、手环、电视、平板电脑，到不起眼的智能家居产品，充电器等，在工业控制和汽车电子更是无处不在。

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ARM公司设计开发基于ARM架构的处理器核，但却不直接生产芯片，各大半导体公司从ARM购买其设计的处理器核，然后根据各自不同的领域，然后加入适当的外围电路，从而设计出自己的芯片。芯片公司每设计一款芯片，就要支付一笔前期授权费，之后如果芯片被批量生产，每卖出一片芯片还要向ARM公司支付一定比例（1%-2%）的版税。可以说，在移动终端领域，ARM具有垄断地位。

RISC-V闪亮登场

相比于ARM，RISC-V的历史很短，2010年诞生于加州大学伯克利分校，当时的Krste Asanovic教授希望寻找一个合适的CPU指令架构，但x86架构复杂臃肿、ARM架构需要授权费、开源的OpenRISC架构又太老旧了，所以他最终决定自己做个开源CPU架构，并在2015年成立了RISC-V基金会(RISC-V Foundation )，专门推动RISC-V发展。

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RISC-V架构有以下特点：

• 完全开源，采用BSD开源协议，企业完全自由免费使用，同时也容许企业添加自有指令集拓展，而不必开放共享以实现差异化发展。
• 大道至简，简单就是美。架构简单，RISC-V基础指令集则只有40多条，加上其他的模块化扩展指令总共几十条指令。 RISC-V的规范文档仅有145页，而“特权架构文档”的篇幅也仅为91页。
• 包容性。2020年4月，RISC-V基金会首席执行官向基金会全体会员发出了一封通知邮件。邮件上写着，“我们现已在瑞士正式成立‘RISC-V国际协会’”。成立5年的RISC-V基金会原先总部在美国，因为担心受到政治因素影响，搬迁到了一贯以中立著称、有着支持开源传统的瑞士。

现在的RISC-V基金会成员也超过了750个（50个国家），包括国外的Google、三星、英伟达、高通、惠普、意法半导体、西数、NXP，国内的阿里巴巴、华为、中兴等公司。

下图是部分基金会成员

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目前，RISC-V处理器核已经超过100款，下面这张图是部分RISC-V处理器。

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扫描二维码可以到官方GitHub仓库查看更多处理器。

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漂洋过海来中国——中国芯的新机遇

4年前，中国本土知道RISC-V的人寥寥无几，直到RISC-V基金会第一次来到中国举办研讨会。

2017年5月8日，第六届RISC-V研讨会在上海交通大学微电子大楼报告厅开幕，会议主题是“芯片架构的未来是什么”，超过200人参加。该研讨会此前已经举办过五届，但都在美国，2017年首次来到中国。

2018年之后，RISC-V在中国本土的接受度和采用度逐渐提高。外部环境的变化，比如中兴和华为芯片被断供事件，芯片成为全民讨论的话题，大家也都纷纷把希望转向RISC-V架构，在这样的大背景下，RISC-V凭借开源的特性，在中国本土迎来繁荣的发展期。

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RISC-V国产芯片落地

最近几年，随着国家对芯片行业的支持，国内多个公司对RISC-V紧密布局，加大了在RISC-V上的投入，并有多个国产芯片落地，而且被大批量应用到电子产品上。

• 芯来科技创造了我国第一颗开源RISC-V处理器项目蜂鸟E203
• 兆易半导体GD32VF103通用MCU
• 华米科技可穿戴处理器黄山1号
• 嘉楠勘智K210神经网络加速器KPU
• 物奇WQ7003蓝牙音频芯片
• 沁恒CH32V103通用MCU

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RISC-V任重而道远

作为新技术，RISC-V的发展需要人才和软件生态的积累。RISC-V 自主、可控、创新的特点，已经成为中国芯弯道超车的新机遇。RISC-V加入战场，是否会一统天下？让我们拭目以待！

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