EN CN
注册

【IC设计】“国产芯”加速崛起 新架构谁担大任?

来源:南方日报    原作者:郜小平    

“不能在别人的地基上盖房”,对芯片来说,架构就类似于地基。在危机倒逼下的中国芯片产业,正出现新的变化,自主创新的阵营逐渐充实,并加速试水新架构。

8月,国内首家RISC-V IP供应商芯来科技宣布完成新一轮战略融资,由小米长江产业基金领投,紧随其后,广东鲲鹏生态大会在广州举行,华为、广电运通共同研发的广电鲲鹏服务器对外发布,解决了广州本地没有服务器制造商的困境。

芯片架构,即指令集架构,通俗来说,指令集就像是一整套语言系统,CPU能够读懂并按照要求运行程序、硬件。截至目前,CPU主要有两大指令集,复杂指令集(CISC)架构x86,精简指令集(RISC)架构阵营有Arm、MIPS和RISC-V。

在服务器x86架构一家独大的当下,Arm、RISC-V正成为国内厂商集中突破的“长城口”,被视为换道超车的机会。

三大架构三分天下

在6月举行的2020年全球开发者大会上,苹果毅然宣布与合作了15年的老搭档英特尔“分手”,弃用传统的英特尔CPU,改用自研的Arm架构处理器。

这并非个案。8月,基于Arm架构的广电鲲鹏服务器正式对外发布,提供安全可靠自主创新的领先计算平台。

一直以来,全球超过九成服务器芯片市场都建立在英特尔x86架构上,其在PC市场一直处于绝对的霸主地位;而在移动互联时代,特别是云计算的爆发,需要向功耗低、微服务转变,Arm架构很快统领了移动市场的份额,并逐步觊觎PC的份额。

“在PC市场,x86架构的市场份额太高了,这不利于供应链安全,几乎所有的IT厂商都在试图打破一家独大的格局,包括谷歌、亚马逊在内,都在研发基于Arm架构的服务器。”一位集成电路投资人士说,华为布局Arm架构,踏准了发展的趋势,将为全球所有的IT厂商提供一个新的选择。

对英特尔x86架构发起挑战的,远不止于此。如果说Arm架构崛起于PC时代走向移动计算时代的转折点,物联网时代就是RISC-V成长的土壤。

与Arm同为RISC指令集架构的RISC-V,由于是开源的指令集,在此基础上开发的CPU和操作系统不容易遭遇“卡脖子”,因此该架构被视为可与Arm一较高下。

中国工程院院士倪光南在展望开源芯片前景时也曾对此寄予厚望:“RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一,在CPU领域形成英特尔x86、Arm、RISC-V三分天下的格局。”

Arm新添疑虑,RISC-V备受关注

芯片架构的生存之道一般是“中立策略”,如Arm只授权芯片设计方案,并不生产或销售芯片,因而可以将技术卖给其他公司而不存在竞争。

形势风云变幻,软银有意出售持有的Arm股份,而英伟达被传收购Arm已进入最终谈判阶段。这引发了外界对Arm新的担忧。

与华为前瞻性永久买断Arm的V8构架不同,新势力则愿意尝试RISC-V。而RISC-V的中立性,也为其赢得了更多拥趸。2015年,RISC-V基金会成立,其成员包括高通、英伟达、三星和谷歌、阿里、华米等300多家全球企业。

行业分析师种丹丹向媒体表示,在复杂国际形势下,RISC-V基金会已将总部迁往瑞士,体现出中立姿态,在主流指令集x86闭源、Arm授权费用昂贵的背景下,开源的RISC-V指令集,专攻物联网等新兴市场,与x86、Arm等生态形成错位竞争,是打破当前处理器垄断局面的潜在力量。

谁能跑出关键是生态构建

与苹果携完善的生态迁移Arm不同,国内厂商在转换架构时,无论是Arm还是RISC-V架构,都需要稳扎稳打构建新的生态。

即便是三星,有强大的芯片生产能力,庞大的出货量提供了广阔的市场应用,但最终三星仍要使用大量高通芯片,很重要一个原因就在于其芯片Exynos缺乏生态。

对国内芯片龙头企业来说,搭建生态是一个全新的命题。“过去,华为以服务器硬件研发和生产为长,擅长自己做产品,是产品型企业;现在要转身做生态型企业,要求把能力共享给合作伙伴,这是一个非常大的转变。”华为鲲鹏计算领域总裁张熙伟在接受南方日报记者专访时如是说。

张熙伟举例说,打消合作伙伴的顾虑就非常关键,部分合作伙伴能力参差不齐,有时候工程师们也会抱怨,为何不自己做得了。但既然是做生态,就要有所为有所不为,为了打消合作伙伴的疑虑,到2020年6月,伙伴生产的鲲鹏服务器销量已经超过了华为自产的TaiShan服务器。

同样,RISC-V要成为与Arm比肩甚至替代Arm的架构,最大的掣肘则是操作系统、算法库等软件生态的支持。相比之下,x86有微软支持的“Wintel”联盟,Arm有安卓支持的“AA”联盟,而RISC-V尚未有统一的操作系统。

芯来科技战略总监李珏坦言,RISC-V还处于热身期,客户要从原有的生态切换到RISC-V,需要付出一定的迁移学习成本,这也成为当下RISC-V在普及时遇到的阻力之一,目前,各个RISC-V厂商采取追随用户习惯的策略,让接口、编译器、操作界面等软环境尽量贴近长期使用Arm架构用户的使用习惯。

封面图片来源:拍信网