賽道Hyper | 再下RSIC-V一城:高通劍指何處?

作為移動SoC芯片指令集架構的霸主、IDC和PC芯片架構的核心玩家,Arm正面臨呼嘯而至的如潮寒流。

有消息稱,Arm最大的客戶高通,與包括NXP(恩智浦)在內的多家芯片設計公司,組建了一家推廣RISC-V芯片設計架構的新公司。RISC-V是Arm移動芯片架構最大、最強和參與方最多的競爭技術。

目前,這家合資公司還沒正式名稱,其芯片設計主要的應用方向是汽車應用。未來,也會擴展至移動SoC和IoT芯片。另外,這家公司在底層基礎構建方面,看上去是要引導RISC-V技術實現標準化、減少碎片化和推動生態的豐富性。


(資料圖片僅供參考)

盡管如此,RISC-V指令集架構對Arm架構的真正威脅,還沒完全形成。

反擊Arm的予取予求

Arm,日本軟銀集團旗下英國公司,主要業務是研發芯片設計指令集架構——一套控制給定芯片操作方式的基本規則,授權給芯片設計商使用。Arm架構在移動設備中占據主導地位,同時也在大力拓展PC和IDC市場并漸次提高市占率。

這種架構廣泛被應用于工業控制、移動通信等領域內的多種嵌入式系統設計。截至2021年底,Arm芯片產量超過2000億,成為智能手機市場無可爭議的霸主。

Arm在1990年成立時,正是英特爾如日中天的時代。Arm既無法與英特爾x86架構競爭,也不是當時最流行的MIPS精簡集指令架構的對手。MIPS在1990年代,是最流行的移動芯片架構,還占據了三成服務器芯片市場份額。

2010年,智能手機開始取代功能機成為電子消費全新的終端潮流。此時Arm開始迎來轉機,蘋果公司從其首代iPhone開始,便搭載了用Arm架構設計的移動芯片。隨著iPhone的革命性創新帶來的熱潮,Arm也開始走向黃金時代。

在更早的2008年,谷歌公司發布基于Arm指令集的Android操作系統,如同微軟的Windows系統和英特爾的x86架構CPU捆綁,稱雄PC市場20多年;安卓也與Arm架構做了類似的捆綁。同年,Arm芯片總出貨量超過100億顆。

安卓系統的開放性,吸引了全球除蘋果之外的幾乎所有手機終端商,因此也成為包括高通、聯發科、海思和三星在內的最重要的芯片設計商,共同采用Arm指令集架構以設計其移動SoC芯片。全球超過90%的智能終端(手機、IoT和平板)的芯片,都用這種架構設計。

此后,隨著Arm統治力增強,采用其指令集架構授權的下游芯片設計商,深受Arm越來越強烈的“予取予求”風格之苦,這增加了其成本和供應鏈風險。

在此過程中,高通曾以自研指令集架構來對抗“躺著賺錢”的Arm。高通在驍龍810之前,用了自研的Krait架構,特點是功耗低,性能強,但當移動市場升級至64位后,這套自研架構的性能就比不上Arm公版架構了。高通曾想改進自家架構的性能,但這種努力沒有成功。

2021年,高通又做了新的努力:耗資14億美元收購芯片初創公司Nuvia,用以提供其移動端、筆電和汽車智艙/駕芯片。

Nuvia的三位創始人,都有在蘋果、Arm或AMD、ATI公司從事芯片、CPU和SoC架構主設計師的經驗,主要產品是移動主芯片,并以Arm的V9指令集架構作為兼容目標。

此時,Arm提出異議。鑒于兩者之間的利益糾葛較為復雜,簡單來說,Arm在2022年8月對高通和Nuvia提起訴訟,原因是Nuvia有可能推動高通自研芯片架構的進展,而這種進展是建立在Nuvia持有Arm架構授權的基礎上,而限制高通自研芯片架構一直是Arm的目的。

目前,高通是采用Arm芯片設計架構IP最重要也是最大的客戶。但是,繼高通與Arm對薄公堂之后,近期高通更聯合NXP、Nordic Semiconductor ASA、Robert Bosch GmbH和Infineon Technologies AG公司,成立一家新公司,目的是推廣用于芯片設計的開源RISC-V指令集架構。

RSIC-V指令集架構,相對于封閉、費用高昂的Arm架構和英特爾的x86,這是一種開源(開放源代碼)架構,IP可免費使用,這意味著芯片設計工程師有更多機會驗證設計細節并識別錯誤。

因此,RSIC-V架構在移動芯片設計領域成為Arm最大的技術競對。

RISC-V架構的潛力和不足

從這個角度上看,作為Arm最大客戶高通,很有推動Arm架構最強競對技術的推廣動力。此次高通與四家芯片設計商的聯合,正是這種動力的顯性表現。

高通表示,與其他行業參與者攜手合作,通過開發下一代硬件,以推動RISC-V生態系統的擴展,這是一件好事。高通堅信, RISC-V的開源指令集將增加創新,并有潛力改變行業。

就像Nuvia,拓展汽車智艙/智駕芯片市場也是主要目標,高通參與的這家新公司,研發目標產品,首選汽車應用。未來將這種應用再推向移動和IoT芯片。

高通最近更宣稱,從2019年推出驍龍865開始,高通就在其芯片中集成了RISC-V內核。這說明高通想提高其自主性的努力,從2019年就已經開始。

不知是巧合還是有其他因素,2019年也是中國大規模采用RSIV-C架構的第一年。到2022年,在中國市場,用RSIV-C架構設計的芯片,出貨量超過了50億顆。

這家高通參與的聯合公司,預計將成為單一來源,以實現產品之間的兼容性、提供參考架構并建立廣泛使用的標準。

在2022年年底于美國舉辦的RISC-V峰會上,高通產品管理總監Manju Varma表示,RISC-V是專有Arm指令集架構的新興替代品,有機會實現比微控制器更高的價值。

目前,高通在PC、移動設備、可穿戴設備、聯網汽車以及增強現實和虛擬現實耳機的SoC中使用RISC-V微控制器。

這些微控制器在后臺執行低級工作,比如管理硬件。截至2022年12月,高通已交付超過6.5億個RISC-V內核,這讓讓RISC-V ISA成為高通核心技術之一,高通也以此成為RISC-V架構大規模落地的領導者之一。

Varma表示,“RISC-V可從低端微控制器一直擴展到高性能計算,以及介于兩者之間的任何東西,它確實可以提高整個行業的效率”。Varma認為,借助RISC-V,有機會定義具有一流性能、一流能效和增值功能的芯片設計。

但是RISC-V的生態過于簡陋,而開放性和免費使用IP,也讓這個生態存在眾多碎片,這是高通希望成立這個新的聯合公司要致力于解決的主要問題。

最后,標準化與RISC-V指令集架構兼容的軟件安全堆棧至關重要。Varma說,“通過關注工具、庫和語言,我們確實可以加速 RISC-V 軟件的采用”。

值得一提的是,2022年,高通也是投資SiFive Inc.公司1.75億美元的成員之一。在更早的2019年,高通旗下Qualcomm Ventures也早早投資了SiFive。這家公司也在設計基于RISC-V架構的芯片。

2010年后,眾多美國芯片設計巨頭共同成就了Arm如今的市場地位。現在,高通堅持走向Arm競對技術陣營,并試圖提升RSIC-V生態豐富性、去碎片化,以及統一架構標準,動搖了Arm的地基。

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