1月底，有個(gè)新聞刷爆了筆者的朋友圈。文章的內(nèi)容主要談的是平頭哥完成了安卓10對(duì)RISC-V芯片的支持，并開(kāi)源了全部相關(guān)代碼。詳細(xì)新聞可以看半導(dǎo)體行業(yè)觀察題為《里程碑，支持RISC-V的安卓系統(tǒng)有重大突破》的報(bào)道。

日前，RISV-V International的首席技術(shù)官M(fèi)ark Himelstein在接受媒體采訪的時(shí)候也表示，我們應(yīng)該很快就能看到RISC-V架構(gòu)走向智能手機(jī)，乃至HPC等領(lǐng)域。這無(wú)疑又吸引了大家對(duì)這個(gè)話題的再次關(guān)注。

近年來(lái)，因?yàn)槭盏降鼐壵魏蚏ISC-V基金會(huì)推動(dòng)等多重因素的影響，這個(gè)誕生于十幾年前的架構(gòu)以其開(kāi)源和無(wú)歷史包袱等特性在芯片產(chǎn)業(yè)受到高度歡迎，除了新興公司以外，不少傳統(tǒng)巨頭也殺入了這個(gè)領(lǐng)域，但他們的主要落腳點(diǎn)都是放在MCU和某些對(duì)軟件生態(tài)沒(méi)有高度依賴(lài)的嵌入式市場(chǎng)。

但從上文的報(bào)道我們可以看到，RISC-V似乎已經(jīng)鉚足勁走向了這個(gè)公認(rèn)的高難度市場(chǎng)。但從當(dāng)前的手機(jī)芯片市場(chǎng)來(lái)看，我們還需要RISC-V嗎？

Arm一家獨(dú)大的市場(chǎng)

手機(jī)芯片架構(gòu)是Arm絕對(duì)壟斷的市場(chǎng)，這是沒(méi)有任何疑問(wèn)的。能做到這樣，一方面得益于Arm先天的RISC設(shè)計(jì)，使其具備簡(jiǎn)單和低功耗等特性，能夠在電池容量沒(méi)有大幅度提升的前提下，提高消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。

CISC與RISC的對(duì)比

另一方面，Arm之所以能夠在智能手機(jī)芯片市場(chǎng)一家獨(dú)大，也與他們獨(dú)特的授權(quán)經(jīng)營(yíng)模式有很重要的關(guān)聯(lián)。從成立起，Arm就就作出了一項(xiàng)決策：不自己生產(chǎn)芯片，向其他公司許可芯片設(shè)計(jì)。換而言之，Arm開(kāi)發(fā)的只是芯片內(nèi)核，許可客戶(hù)可以增添其他組件，構(gòu)成完整的片上系統(tǒng)。這就使得在智能手機(jī)早期，手機(jī)芯片領(lǐng)域就吸引德州儀器、高通、聯(lián)發(fā)科和三星等廠商一起開(kāi)發(fā)手機(jī)芯片，共同培育這個(gè)生態(tài)。就連現(xiàn)在大紅大紫的GPU巨頭英偉達(dá)都在當(dāng)年推出過(guò)使用Arm內(nèi)核的Tegra系列，想在手機(jī)芯片市場(chǎng)分一杯羹。由此可以看到Arm授權(quán)模式的魅力。作為對(duì)比，當(dāng)年英特爾在看到手機(jī)芯片市場(chǎng)的高速發(fā)展，也曾想在這個(gè)市場(chǎng)分一杯羹，但從進(jìn)入到退出，他們幾乎都是孤軍奮戰(zhàn)，雙拳難敵四腿，結(jié)局也是可以預(yù)見(jiàn)。

說(shuō)到這里，也許有人會(huì)說(shuō)，另一個(gè)RISC架構(gòu)MIPS也是授權(quán)模式，他們甚至比Arm更早實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，但在智能手機(jī)芯片市場(chǎng)幾乎顆粒無(wú)收。為何出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象，我們并不能探究更多原因。但回看當(dāng)年的報(bào)道，MIPS Technologies曾在2012年發(fā)布了一款名為proAptiv的新型處理器，試圖挑戰(zhàn)當(dāng)年的Arm Cortex-A15。MIPS表示，其proAptiv內(nèi)核將是ARM即將推出的Cortex-A15 CPU的一半大小，但可提供同等或更高的性能。

但正如當(dāng)時(shí)的Tensilica創(chuàng)始人兼CTO Chris Rowen所說(shuō)，要挑戰(zhàn)ARM在移動(dòng)設(shè)備中的主導(dǎo)地位，不僅需要優(yōu)秀的技術(shù)。與此同時(shí)，Arm龐大的客戶(hù)和合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，以及熟悉其架構(gòu)和工具的軟件開(kāi)發(fā)人員都是Arm能在智能手機(jī)芯片市場(chǎng)取得成功的關(guān)鍵要素。。

最后，筆者認(rèn)為蘋(píng)果當(dāng)年對(duì)Arm前身Acorn的投資，讓在蘋(píng)果這些年里來(lái)對(duì)“Arm”保持忠誠(chéng)。有了最有影響力手機(jī)芯片和手機(jī)廠商的支持，Arm后來(lái)的成功就水到渠成。當(dāng)然，這只是筆者的猜測(cè)。

RISC-V成為“救世主”？

如前文所說(shuō)，如果是嵌入式或某些對(duì)軟件生態(tài)沒(méi)有那么高要求的場(chǎng)景，RISC-V絕對(duì)是一個(gè)好選擇，從半導(dǎo)體行業(yè)觀察之前的文章《為什么看好RISC-V》中，我們也能找到相關(guān)論據(jù)來(lái)支撐。

來(lái)到手機(jī)市場(chǎng)，如果你在2019年五月之前問(wèn)過(guò)這個(gè)問(wèn)題，答案絕對(duì)是否定的，因?yàn)閺漠?dāng)前的全球芯片格局和手機(jī)芯片的產(chǎn)業(yè)鏈看，沒(méi)有任何必要。但在現(xiàn)在看來(lái)，行業(yè)有人探索RISC-V在手機(jī)處理器上的應(yīng)用，這是有其客觀原因影響的。其中一個(gè)歸咎于美國(guó)掀起的地緣政治斗爭(zhēng)。

2019年五月，美國(guó)將華為加入了黑名單，并在接下來(lái)的一年多的時(shí)間里升級(jí)其限制，這就讓華為難以獲得美國(guó)的先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)，在手機(jī)芯片方面也不例外。和其他所有手機(jī)芯片廠商一樣，華為的Kirin系列芯片同樣是用的是Arm的CPU和GPU。例如在華為最新的Kirin 9000上，他們就分別采用了Arm的Cortex-A77 CPU和Mai-G78 GPU。換而言之，華為在最新的旗艦上采用了Arm上一代的CPU和最新的GPU。雖然華為和Arm雙方都曾強(qiáng)調(diào)過(guò)，雙方的合作不受美國(guó)禁令影響，但有行業(yè)人士在與筆者聊天的時(shí)候曾指出，Cortex-A78應(yīng)該是由Arm美國(guó)奧斯汀團(tuán)隊(duì)研發(fā)，而Mali-G78應(yīng)該是在歐洲研發(fā)的。從某種程度上，這就可以解析了華為在Kirin 9000上沒(méi)有用上Cortex-A78或者Cortex-X1的原因。

也就是說(shuō)，對(duì)于華為而言，在當(dāng)前的局面下，他們有充分的理由去研發(fā)基于RISC-V的手機(jī)處理器，加上他們正在打造鴻蒙系統(tǒng)，這就讓這一切變得相對(duì)更容易。正如蘋(píng)果在用于Macbook的Arm處理器M1上的旗開(kāi)得勝，以及他們之前從IBM Power處理器轉(zhuǎn)到Intel處理器上的成功證明了一個(gè)事實(shí)——掌控了自己的軟硬件，才有更強(qiáng)大的話語(yǔ)權(quán)。無(wú)論是對(duì)供應(yīng)商還是開(kāi)發(fā)者。

上述關(guān)于華為的假設(shè)是建立在華為還能繼續(xù)生存下去，并且還會(huì)繼續(xù)推進(jìn)手機(jī)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)之上。而接下來(lái)談到的Nvidia收購(gòu)Arm，無(wú)疑就給RISC-V進(jìn)入手機(jī)插上了騰飛的翅膀。

2020年是半導(dǎo)體一個(gè)并購(gòu)大年，其中英偉達(dá)收購(gòu)Arm無(wú)疑是其中最具影響力的一個(gè)。外媒semiaccurate在去年十月的報(bào)道中也指出，一家業(yè)內(nèi)主要的手機(jī)SoC供應(yīng)商告訴他們，無(wú)論這個(gè)交易是否獲得批準(zhǔn)，他們制造RISC-V SoC的計(jì)劃都在向前發(fā)展。據(jù)報(bào)道，其實(shí)在英偉達(dá)宣布收購(gòu)Arm之前，該廠商已經(jīng)進(jìn)行了約一年的RISC-V 手機(jī)SoC的研發(fā)。

在上個(gè)月中，也有報(bào)道指出，手機(jī)芯片龍頭高通已經(jīng)向美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)、歐盟委員會(huì)、英國(guó)競(jìng)爭(zhēng)與市場(chǎng)管理局以及中國(guó)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管局表達(dá)了對(duì)英偉達(dá)收購(gòu)Arm交易的擔(dān)憂(yōu)。根據(jù)報(bào)道，高通之所以反對(duì)這單交易，是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為如果英偉達(dá)成功收購(gòu)了Arm，他們就有可能阻止其他芯片制造商使用Arm的IP。當(dāng)然，英偉達(dá)黃仁勛一直強(qiáng)調(diào)他們即使收購(gòu)成功，他們還是會(huì)保持中立。

然而高通的擔(dān)憂(yōu)正是手機(jī)SoC領(lǐng)域從業(yè)者的擔(dān)憂(yōu)。

挑戰(zhàn)還在前頭

雖然很多人都覺(jué)得，手機(jī)SoC廠商并沒(méi)有必要去選擇RISC-V，但現(xiàn)在有那么多廠商在各種嘗試，這證明了背后還是有其存在的邏輯。不過(guò)正如Chris Rowen評(píng)價(jià)MIPS進(jìn)入手機(jī)芯片市場(chǎng)一樣，就算有芯片廠最終真的推出了基于RISC-V架構(gòu)的芯片，并克服重重困難讓安卓系統(tǒng)流暢地運(yùn)行在其上面，但對(duì)于他們而言，更大的挑戰(zhàn)還在前頭。

在文章開(kāi)頭的時(shí)候，我們就談過(guò)，RISC-V目前之所以能在有些市場(chǎng)表現(xiàn)的非常出色，這主要與這些市場(chǎng)采用的芯片并不需要太強(qiáng)的軟件有關(guān)。但手機(jī)則是一個(gè)與軟件高度綁定的產(chǎn)品，過(guò)去十幾年里，無(wú)數(shù)的開(kāi)發(fā)者在Arm芯片上開(kāi)發(fā)出了無(wú)數(shù)的應(yīng)用，且這些應(yīng)用涉及到游戲和影音等多個(gè)領(lǐng)域，如何讓芯片跑起來(lái)這些原本是基于Arm架構(gòu)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用，或者是吸引開(kāi)發(fā)者基于RISC-V芯片開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件，無(wú)論哪個(gè)，都會(huì)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

首先，因?yàn)楝F(xiàn)在的手機(jī)系統(tǒng)基本都是安卓的，如果RISC-V芯片想打進(jìn)手機(jī)，如何讓其流暢跑起各種安卓UI是第一步；其次，得到谷歌的支持也很重要。因?yàn)楝F(xiàn)在谷歌的NDK只是對(duì)Arm和X86架構(gòu)支持，說(shuō)服讓他們將RISC-V納入其中，才是接下來(lái)談其他可能的前提。

再次，還是以蘋(píng)果為例，最近他們把電腦的Intel X86處理器換成了其基于Arm架構(gòu)設(shè)計(jì)的M1處理器。在軟件方面，一方面，他們基于其自有系統(tǒng)和生態(tài)優(yōu)勢(shì)，吸引開(kāi)發(fā)者兼容他們的處理器；另一方面，他們重新拿出了當(dāng)初從Power轉(zhuǎn)向X86時(shí)候的武器——二進(jìn)制編譯器軟件，這次他們推出的是Rosetta 2。

據(jù)介紹，在使用M1芯片的Macbook上裝了Rosetta 2之后，可以有效地將大部分基于Intel開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序翻譯成Arm芯片看得懂的代碼，也就是可以讓原本在Intel處理器環(huán)境下開(kāi)發(fā)的軟件在基于M1芯片推出的Macbook上運(yùn)行。雖然這并不是一個(gè)百分百有效的翻譯，也不是每個(gè)應(yīng)用都能借助其翻譯，在實(shí)際體驗(yàn)中，應(yīng)該也做不到跑在原生環(huán)境上那么流暢，但最起碼能跑起來(lái)。

同樣的方法可以應(yīng)用到潛在的RISC-V芯片上，這也是當(dāng)年英特爾想做的。當(dāng)初他們推出X86手機(jī)芯片之后，就在搭載其芯片的手機(jī)中帶來(lái)了一個(gè)這樣的二進(jìn)制編譯軟件，不過(guò)當(dāng)初的整套體驗(yàn)，是非常不好的，這也加速了Intel手機(jī)芯片業(yè)務(wù)的死亡。這方面的困難，RISC-V陣型也不能輕易克服。

此外，類(lèi)似游戲的SDK等各種的支持，也是參與者必須考慮的問(wèn)題。因?yàn)楣P者對(duì)技術(shù)了解不深，所以在這方面就不再深入探討。但總結(jié)而言，只有讓谷歌、開(kāi)發(fā)者、手機(jī)廠商和消費(fèi)者都投入其中，才有RISC-V成功的可能。

當(dāng)然，如果像蘋(píng)果這樣自己控制軟硬件生態(tài)的廠商做出RISC-V的選擇，會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單。但蘋(píng)果圖什么呢？

最后，歡迎大家就這個(gè)問(wèn)題繼續(xù)討論。

責(zé)任編輯：lq