上世纪 80 年代是芯片竞争最为精彩激烈的时代，众多不同计算机芯片架构的蓬勃发展，百花齐放。

以当时表现最为亮眼的几款芯片架构为例，不仅包括英特尔的 x86 处理器，还包括 IBM 的 POWER 架构、NEC 和东芝等公司生产的基于 MIPS 的处理器、Digital Equipment Corp 的 Alpha 系列处理器、Sun 的 Sparc 处理器、摩托罗拉 PowerPC 系列以及惠普的 PA-RISC 系列。

不过，芯片行业历来赢者通吃——这些芯片架构在经历了几十年的竞争角逐之后，绝大多数都消失在历史长河中，最终留下了两个最主要的处理器阵营：x86 和 ARM。x86 自始至终归英特尔所有，ARM 最初被卖给日本公司软银，如今正在被软银出售给英伟达。

但就在十年前，另一个重要架构诞生了。

David Patterson 和 Krste Asanović 等教授在加州大学伯克利分校的实验室研发出了 “芯片世界的 Linux”——RISC-V 指令集，这一指令集不属于任何一家公司，所有芯片制造商都可以使用且自由修改。

“如同 Linux 是开放软件的内核一样，RISC-V 类似于开源硬件的内核，” Calista Redmond 说道。

经历十年发展，RISC-V 逐渐走向商业化并被大型芯片企业注意到。

RISC-V 的早期支持者之一、知识产权初创公司 SiFive 正在与英特尔合作，并在英特尔的新代工项目中制造基于 RISC-V 的芯片。

此外，英伟达收购 ARM 交易的进行，也促使更多的芯片公司考虑 RISC-V。“这对 RISC-V 而言将是一件意义重大的事情，对其他芯片架构而言同样意义重大，”赛灵思公司 CEO Victor Peng 在接受采访时说道。

Calista Redmond 则认为，这是自 80 年代以来芯片架构多样性消失之后，再次推动架构多样性的好机会。“这是改变自上世纪 80 年代以来历史所见的计算和硬件路线的最大机会，这让我每天都感到非常兴奋。”

RISC-V 开源将成下一代处理器标配？

免费/开源硬件比开源软件更晚出现，开始于90年代末。显然，免费硬件意味着具有相同协作精神的免费/开放硬件设计。

这正是 RISC-V 的切入点：提供一个非常强大且开放的 CPU 指令集架构，通过开放的组件(软件和硬件)驱动整个堆栈。RISC-V最初来自学术界，更确切地说是来自加州大学伯克利分校，这一点也不奇怪。这是与开源软件根的另一个相似之处。

让我们现实一点：新的开放 ISA 并不是实现开放硬件革命所需的唯一条件。它是一个推动者和一个解决方案，但解决什么问题？成功或失败取决于该领域的实际需求，就像开源软件解决各种问题的方式一样，例如 IT 自动化、超可扩展性、公共或私有云基础设施等等。

那么 RISC-V 开源 ISA 在今天有意义吗？会不会是下一场革命？为什么 RISC-V 不只是一个新的 ISA？

事实上，IT架构的未来已经发生了巨大的转变。x86 是无可争议的王者的时代已经结束。数据处理单元 (DPU) 体现了这一点。由于 x86 CPU 对数据量和专用数据量的现有限制，我们需要更多具有并行能力的 CPU。一个很好的例子就是你现在用的网卡，把越来越多的功能从你的主处理器上移除出去。同样的事情已经发生在人工智能或通过GPU进行推理，甚至是通过专用加速器进行存储和类似的DPU的另一个工作上。

例如英伟达。它对 Mellanox 的收购显然与 DPU 相关，而 Nvidia 在数据中心的增长是其增长最快的部分。这也解释了为什么 Arm 是 Nvidia 未来收购的关键选择，因为目前大多数 DPU 都是基于 Arm SoC 的，例如 BlueField 2 DPU。

请注意，我们并不是在谈论从数据中心完全移除 x86。它主要是从中卸载一些 x86 无法真正发挥作用的操作，例如并行工作负载。但从长远来看，如果x86完全跟不上，这可能也会被列入去除选项。而数据中心只是大局的一部分。

RISC-V 的范围远不止于此：边缘计算、嵌入式市场等等。这些是 RISC-V 可以在技术上成熟和提升的其他地方，同时在您的数据中心中变得越来越重要。

RISC-V CPU出货量将达到624亿

虽然目前在PC及服务器市场X86架构一家独大，在移动市场Arm架构一统江湖，但是他们都是属于封闭的架构系统。而且X86架构主要掌握在Intel和AMD手中，并不对外授权。

Arm虽然对外提供其内核IP授权，但是对于下游的芯片开发商来说，开发Arm芯片的难度并不小、开发的成本也比较高，而且在开发当中并不能根据需要对Arm IP核进行任何修改，缺乏足够的自由度和灵活度。这对于需求非常碎片化、对功耗、成本也更为敏感的物联网市场来说，并不友好。

相比x86和Arm的封闭架构来说，RISC-V架构则是完全开放的，具有指令精简、模块化、可扩展、开源等众多优点，任何人都可以不受限的基于RISC-V指令集来做开发。

特别是近年来，国内对于核心芯片的自主可控需求越来越高，在此背景之下，符合国内自主可控要求的开源的RISC-V架构开始大受国内厂商的欢迎。

目前国内像平头哥半导体、兆易创新、华米科技、赛昉科技、芯来科技等众多半导体厂商都有推出基于RISC-V架构的芯片或IP。此外，还有更多的中国半导体厂商正在积极的基于RISC-V架构进行相关的研发。

根据RISC-V基金会的数据显示，目前其会员已有超过2000家，覆盖了70个国家。而在此之前的2018年，则只有不到200家左右的会员，足见RISC-V近几年发展之迅猛。这也与中国厂商的大力支持密不可分。

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据Semico Research预测，到2025年，RISC-V CPU内核的出货量将达到624亿个，2018-2025年复合年增长率高达146.2%。其中在工业领域将以167亿个核心的出货量居于领先位置。

加速RISC-V生态繁荣

阿里平头哥开源玄铁系列处理器

自2019年7月25日，在“2019 阿里云峰会”正式发布了号称业界最强的高性能RISC-V处理器——玄铁910之后，平头哥近两年又陆续推出了玄铁902、906、907等多款RISC-V CPU IP，覆盖了从低功耗到高性能的各类场景，支持AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等操作系统，并已成功应用于微控制器、工业控制、智能家电、智能电网、图像处理、人工智能、多媒体和汽车电子等领域。

据最新公布的数据显示，目前平头哥玄铁系列处理器出货已超25亿颗，拥有150余家客户、超500个授权数。

为什么在玄铁系列处理器蓬勃发展之时，平头哥却主动打破行业的商业模式，将旗下玄铁E902、E906、C906、C910等4款量产处理器IP，以及基于玄铁的多操作系统的全栈软件及工具进行开源呢？

平头哥半导体副总裁孟建熠说道：“对于RISC-V这种开放型的架构，需要新的相比传统授权更加开放模式，才能更好的支持创新。通过我们过去几年的发展，我们也感觉到，我们自己来推动RISC-V这个架构的力量还是远远不够的。所以我们希望今天把它开放出来之后，让大家能够在这个上面做自己软硬件的适配，有助于RISC-V架构往更深层次的创新演进，给整个产业带来更大的收益。”

在半导体IP公司中，除了Synopsys、Arm等头部厂商之外，想要赚钱本身就很不容易，更何况是基于免费开源的RISC-V来做IP。对平头哥来说，单纯IP授权业务本身也并不能覆盖团队成本。

但是，IP却又是半导体行业非常重要的环节，他可以降低行业的创新门槛，帮助大家降低芯片开发的难度和成本。

这对于推动RISC-V生态的繁荣起着非常重要的作用。因此，这也是阿里切入半导体领域之后，首先布局的一环。

孟建熠坦言：“对于普通的一家IP公司来说，所有的回报都需要从IP授权来，但对于整个阿里体系来说，我们则需要从整个云端一体的大生态来看。我们认为就开源玄铁处理器有利于这个大生态，我们就会开源。投入不是问题，我们现在投入那么大，所以也不会以传统IP厂商的思维来考虑。阿里有着强大的生态基因，很多事情是从塑造和影响生态作为出发点考虑的。我们的生态就需要更多定制化的、普惠的芯片，进一步推动云端一体的生态繁荣。”

据了解，开源的玄铁RISC-V CPU虽然默认是面向阿里的AliOS进行优化，但是也会对市面上主流的FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android进行支持。因此，开发者也可以自己自由选择。

孟建熠强调，玄铁CPU的开源，并不单单是为了阿里本身，而更多的是为了整个社会和RISC-V生态的基础设施的完善。

得益于阿里庞大的生态体系的支持，在涉足RISC-V CPU IP核领域之初，阿里似乎就已经计划将其RISC-V CPU IP核及相关设计进行免费开源，以最大程度的赋能整个AIoT生态。

阿里巴巴集团副总裁戚肖宁博士表示：“传统通用芯片的模式越来越难适应碎片化AIoT场景的需求，开源、开放是大势所趋，平头哥致力于做AIoT时代的芯片基础设施提供者，降低企业设计芯片的门槛，让芯片更普惠。”

当时阿里还宣布了“普惠芯片”计划。即平头哥将全面开放玄铁910的IP Core，全球开发者可以免费下载该处理器的代码（当时开放的是FPGA代码），在其基础上快速开展芯片原型设计和架构创新。

随后，为了加速基于玄铁CPU核的芯片开发设计，2019年8月，平头哥半导体发布了面向AIoT时代的一站式芯片设计平台“无剑”，提供集芯片架构、基础软件、算法与开发工具于一体的整体解决方案，能够帮助芯片设计企业将设计成本降低50%，设计周期压缩50%。

2019年10月21日，在第六届乌镇互联网大会上，平头哥半导体又宣布，正式开源基于RISC-V架构的低功耗微控制芯片(MCU)设计平台。

2021年5月29日，在2021阿里云峰会上，平头哥半导体推出三款RISC-V开发板，分别基于玄铁910、C906、E906处理器，适用于高性能、高能效、低功耗场景，可支持Android、Linux、AliOS Things等操作系统，解决了RISC-V生态的配套软硬件及工具的稀缺问题，进一步满足开发者和企业的需求。

随着此次平头哥宣布开源玄铁E902、E906、C906、C910等4款量产处理器IP，以及基于玄铁的多操作系统的全栈软件及工具。

至此，平头哥用三年多的时间，完成了从玄铁RISC-V CPU IP核、到基于玄铁的MCU设计平台、到基于玄铁CPU的开发板、再到开源EDA工具及系统软件的全栈式开源，围绕RISC-V生态全链条的全面开放、透明和普惠，实现了阿里最初既定的目标。

在此次云栖大会上，阿里云智能总裁、达摩院院长张建锋还宣布，“未来，我们将开源更多RISC-V处理器，也希望有更多的合作伙伴，在玄铁基础上研发出更多有价值的IP核和基础软件，共同构建开放、透明和普惠的RISC-V生态。”

随着半导体行业巨头开始拥抱RISC-V开源架构，预计RISC-V这一赛道将到2024、2025年左右全面爆发，再往后会有更大的变化。

文章来源： 芯智讯，EETOP半导体社区，雷锋网