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RISC-V将继续向高性能演进,高主频、高性能是未来发展的趋势。

作者:九林

在X86与ARM两大架构互相争抢市场时,开源的RISC-V架构破空而出。RISC-V指令集从2010年发布至今,短短12年的时间里飞速发展。前不久,数量更是突破100亿颗,远超同时期的ARM、X86。

近日,半导体产业纵横记者参与2022 RISC-V中国峰会,采访到业界两位RISC-V资深人士,中国科学院软件研究所总工程师武延军研究员、平头哥半导体副总裁孟建熠博士,想聊一聊关于关于RISC-V发展的问题。

聊聊高性能发展

在RISC-V中国峰会上,平头哥半导体副总裁孟建熠谈到了RISC-V未来发展的三个趋势,其中一个趋势就是,RISC-V将继续向高性能演进,高主频、高性能是未来发展的趋势。

RISC-V将走向高性能这件事,并非仅有平头哥一家企业提出。RISC-V业内另一“大牛”中国科学院计算技术研究所副所长包云岗也曾提出,在RISC-V的发展中,已经出现一大批国内外企业瞄准高性能RISC-V,性能对标ARM Cortex-A76/A78,甚至Neoverse-N1/N2。很多企业还把RISC-V从嵌入式场景拓展到工业控制、自动驾驶、人工智能、通信、数据中心等对算力要求更高的场景。

RISC-V想要达到“高性能”,并且应用在数据中心这类对算力有较高要求的场景,必然不会是一件容易的事情。

 RISC-V 因其本身低功耗、低成本特性,具备进入服务器、高性能领域的潜力。但高性能对于软件生态发展提出了挑战。

中国科学院软件研究所总工程师武延军研究员表示,软件方面,还是有很多核心的基础软件没有很好的跑在RISC-V平台上,很多人还没有把RISC-V当成Tier-1或者First-Class-Citizen去对待。

除去软件生态的问题,RISC-V向高性能发展绕不开:高性能RISC-V IP、芯片、硬件平台。

按照业内共识,高性能RISC-V 的IP需要跨过三个门槛:流水线达到10级以上、采用乱序执行和超标量、SPECint2006至少达到7/GHz。目前,全球仅有少数厂商和机构推出高性能RISC-V IP。

芯片方面,高性能对处理器的性能和稳定性提出更高的要求。上层软件栈越厚,上面的人就愈加看不到底下的硬件情况,所以稳定性是所有复杂应用场景这些软件要移上来的基础。这也带来一个巨大的问题,就是需要投入极大的研发精力和成本。

从2021年“香山”开源高性能 RISC-V 处理器核亮相之后,国内也有企业发布了基于RISC-V架构的高性能产品和平台。例如,赛昉科技发布全球首款量产高性能RISC-V多媒体处理器——昉·惊鸿7110(JH7110);平头哥发布首个高性能RISC-V芯片平台“无剑600”及SoC原型“曳影1520”,希望借此孵化更多的高性能RISC-V芯片及上层软件应用。

同时,RISC-V国际基金会已成立数据中心工作组(Datacenter SIG)和高性能计算特别兴趣小组(HPC SIG)。其中,数据中心工作组主要由阿里平头哥、谷歌、Ventana等组成,平头哥正主导推动相关技术标准的制定;高性能计算特别兴趣小组则由141名成员组成,专注于促进高性能RISC-V处理器生态的发展。

现在,这个“年轻”的架构,带着它独有的特性走向高性能发展。

聊聊生态

因为RISC-V的建设,RISC-V的生态建设一直是业内关注的重点。相较于ARM的成熟生态,RISC-V的生态仍然是一个问题。

从生态的繁荣程度来看,RISC-V目前处于在ARM大概2000年-2005年这样一个阶段。在2005年,ARM初步证明商业化可用,并且与ARM相关资料增多,市场对其人才需求暴增。

谈到生态绕不开的一个问题就是联盟,如同X86架构形成自己的“Wintel”联盟,或是像ARM架构形成“Quandroid”联盟。RISC-V国际基金会会员已经超过3100家,比2021年增加130%;中国RISC-V联盟迅速壮大,拥有超过60家企业成员。在生态联盟方面,RISC-V发展迅速。

RISC-V软件生态在近年来也有很大程度的丰富。从开发者数量和工具的丰富程度来衡量,RISC-V已经进入快速发展期,国际开源社区积极投入RISC-V软件生态。以Linux发行版Debian为例,开源社区于2019年开始支持RISC-V,并且在全世界开源社区的努力下,仅用3年时间就完成了2万多个软件包中95%的移植,使RISC-V成为Debian支持的Tier-1架构。

从RISC-V的企业来看,包括海思、兆易创新、瑞芯微、全志科技、汇顶科技、乐鑫科技等纷纷进军RISC-V,而平头哥、芯来、赛昉等已经可以提供基于RISC-V 的CPU IP、编译器、工具链等产品。

RISC-V仍然需要拓展新的生态,孟建熠博士对于RISC-V的未来预测中也提到,RISC-V架构将走向更广的生态合作,在商业合作上将会有更多的新模式、软件持续丰富,应用不断多样化。

聊聊中国为何大力发展RISC-V

中国正在“大力”发展RISC-V,为什么说是“大力”呢,因为相较于其他架构,中国企业对于RISC-V的投入显然是更多的,比如前文提到的100亿颗的出货量中,中国贡献了其中的50%;RISC-V国际基金会的19个高级会员中,和中国相关的会员有12个。

大多人认为发展RISC-V主要因为其开源的特性,防止在一些地缘政治中出现被管制的现象。但这只是原因的一部分,更大的原因是相较于世界上的其他国家,中国拥有一些“得天独厚”的优势。

从国际方面看,RISC-V是第一个中国从发展初期就可以深度参与、发挥核心贡献的全球范围的新指令集架构、新的生态。初期就参与其核心建设,也就意味着在这一方面,中国与国外的差距并不大,这是难得的历史机遇。

孟建熠博士谈到:“今天来讲,RISC-V在中国的落地,至少跟国外可以做到同步。”

再从国内看,半导体领域的发展非常需要经验的积累,但大多数中国企业成立时间较短。缺乏经验这件事或许在其他细分领域是一项劣势,但在面临”年轻“的RISC-V时,反倒成为我们独特的优势。

我们没有国外一些老牌厂商和机构的历史包袱,同样也没有它们已经存在的商业利益和技能上的惯性,这就使得我们可以从一个全新的视角在一个全新的架构下,做很多开创的工作。

这些都是中国为什么需要大力推动RISC-V的原因。当然,相对来说,RISC-V想要快速发展,也离不开中国。

中国具有巨大的市场,已经是众所周知的事情了,而这巨大市场,带来丰富的应用场景。尤其是在物联网细分领域,在中国尚未形成真正的壁垒,任何一个碎片化的应用场景都有可能再次带来RISC-V的新机会。

另外,中国有大量初创企业涌入,很多企业都选择了RISC-V架构,市场的筛选与推动才能加速RISC-V的发展。很难说,RISC-V发展的如此迅速,是否是因为中国,但可以肯定的是,如果没有中国,RISC-V发展增速必然没有今天的结果。

实际上,RISC-V在中国还有极大的发展空间。因为哪怕中国还没有一个国家级的关于RISC-V的政策,但中国的企业都自发地参与到RISC-V生态建设中,已经带来了国内的火热景象。

聊聊未来ARM和RISC-V如何共存

中国工程院院士倪光南表示:“几年来,我国产学研各界通过评估和试用,普遍认为RISC-V架构先进,功能完善,有可能在AI、IoT、大数据、云计算等新一代信息技术领域获得市场优势,从而在未来世界主流CPU架构格局中,达到三分天下有其一。”

ARM与RISC-V一直是被业界相提并论的架构,两大架构也有各自的标签,ARM靠着低功耗、体积小,价格低廉占据移动端市场;RISC-V则靠着定制化、开源、开放切入市场。

两种架构在大众的讨论中往往处于竞争的境地。

当被问到关于ARM与RISC-V未来将以何种形式共存的问题,武延军坦言:“这个问题我们确实思考过,但是也没有一个明确的答案。”

他分享了一些看法,在未来RISC-V与ARM很有可能处于一种融合共生的状态。如同Linux 流行以后,还是有一些商业化的Unix操作系统会出现在比较重要的领域(银行等)。

ARM与RISC-V之间差异化发展,互相借鉴。

RISC-V在成长过程中,吸取了ARM的经验教训。比方说,现在的RISC-V很像10年前的Arm,非常碎片化。而从ARM的历史发展中可以看到,如果有更多的创新型中小型企业加入,一起协同开发底层的共同部分,包括工具链、软件优化等的协作,是可以帮助企业集中精力实现差异化、价值化。这种模式,在ARM中已经被证明是成功的。

ARM同样也会借鉴RISC-V的开放性,在商业上逐渐找到自己的定位,通过更好的服务能力、商业授权上的优化,逐渐形成它的独有业务模式而长期存在。

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  Tech星球(微信ID:tech618

 王琳

封面来源 | 图虫创意



祖孙三代都经营消费电子产品芯片生意的陈晨,甚至用“百年难遇”来形容过去两年的经历——芯片价格暴涨,有些涨幅甚至高达千倍;贸易商都在囤货,期待大赚一笔。


但今年行情急转直下,部分芯片价格出现雪崩,降价超过80%。意法半导体的某款芯片,去年价格一度涨至3500元,今年下跌至600元左右;另一款芯片去年价格200元上下,目前售价仅20元左右。


曾经的贸易商正在低价甩卖芯片,但销量还是上不去,一来一回,亏了几百万元的大有人在。但也有的芯片价格依然坚挺,芯片行业正在经历冰火两重天的考验。



暴跌背后,有中间商亏了几百万



陈晨曾经觉得自己赶上了“百年一遇”的大机会。


疫情打乱了原本平衡的供需关系,多家芯片厂商旗下产品遭遇过不止一次暴涨暴跌,恩智浦的某款芯片曾从最低的24元攀升至350元,涨幅高达14倍。


这不是最夸张的。一位芯片行业从业者告诉Tech星球,一些新能源汽车和医疗仪器设备类芯片涨幅高达千倍。


陈晨所在的公司主要为消费电子产品比如电风扇、电饭煲、充电器等提供芯片,1元/枚左右的价格几乎是处于芯片价格鄙视链的最低端。


但当供需的天平被打破,价格上涨的东风吹遍了行业的每一个角落,即便是最不值钱的单片机价格也从0.8元涨到了1.8元。


囤积芯片成为了贸易商、消费电子企业、新能源汽车企业的共识。“去年8月开始是行业旺季,当时我们就开始通过各种渠道,甚至原厂去备货”,陈晨回忆道。


他们拿货的数量疯狂上涨,一个型号就要备货80万-90万片。这样大胆的操作让他们去年收益颇丰,“利润肯定是上涨了的”。


央视财经报道称,2021年全球出货了1.15万亿颗芯片。据知名市场研究机构IC Insights发文预计,2020年全球芯片出货量将再次超过1万亿颗,是半导体行业有史以来第二次出货超过1万亿颗。


可与之相对的是,以全球近2350家芯片相关的上市制造公司为对象,整理得知,2022年一季度库存金额,比2021年年底暴增约970亿美元,库存剩余量和增量皆创10年来新高。爆发性繁荣过后,带来的是持续性低潮。


庞大的库存压力,加上正在恢复的产能,让部分芯片的高价未能持续。“其实我们年初就意识到了,当时很多工厂的产能在逐渐恢复,我们觉得未来价格可能会有一个变动”,陈晨回忆到。


预料的事情还是发生了。“1.8元的芯片,现在能卖到1.4元/枚、1.5元/枚就已经不错了。”


为了缓解危机,陈晨所在的公司开始开辟第二条业务线——为客户设计芯片。他们期待这块新兴业务可以对冲价格暴跌带来的压力。


但暴跌比想象中严重。据央视财经报道,一款意法半导体芯片是电子控制系统的核心部件,曾是2021年最紧俏的芯片产品之一,市场报价一度上涨至3500元左右一个,2022年从高位下滑至600元左右一个,降价幅度超过80%。


“现在我们也没有办法,不得不低价出售,因为公司也需要现金流。”陈晨无奈地讲道,一来一回,相当于亏损了大几百万。



冰火两重天的芯片市场


不是所有的芯片都有充足的供应,汽车芯片依然缺货。


一位新能源汽车采购,在知乎分享了当下汽车芯片的行情,他发问:为什么我用的这颗芯片还是缺?还是要几个月后才能排产。


长期缺货让他的采购策略已经畸形了。不直接问,不给型号,而是问代理,你手里有哪些现货。找不到最理想的方案,他就会找各种替代方案验证。


蔚来汽车董事长李斌在接受采访时曾表示,最近供应链压力有所减缓,芯片等核心零部件价格有所回落,但幅度还不大,具体回落幅度是多少不便透露。


小鹏汽车董事长何小鹏也谈到,汽车芯片价格基本稳定,轻微好转。广汽埃安副总经理肖勇则称,该公司还没有感受到芯片价格回落,只是原先芯片供应紧张的局面有所缓解,从芯片供需关系走势预判,未来芯片价格应该会有所回落,但这目前还没有直接体现到该公司的采购成本上。


一位芯片行业资深人士告诉Tech星球,最近比较火的是车规级MCU(Microcontroller Unit,名为微控制单元或者单片机),可能还处于供不应求的状态。


MCU在汽车应用中起到了单元模块控制的作用,在一辆汽车中有1/3的芯片都是MCU。一辆普通的燃油车MCU用量由70颗至100颗不等,由于电动汽车朝着智能化方向不断前进,每个复杂的功能单元都需要性能极强的MCU对其控制,因此,电动汽车的MCU用量相较于燃油车的用量高出一倍甚至更多。


“现在汽车芯片还在涨价,目前是从去年芯片全面涨价变成特殊应用领域的结构性缺货涨价。大降价的一般是低端MOS类,MCU类降价幅度较大。因为原厂产能有所提升,且因为客户需求疲软导致供大于需。”他补充道。这是因为汽车级芯片要过车规认证,一般需要两年,而且很难拿到认证,且没认证不能用在tier one供应商。


但不是所有的芯片都可以如此坚挺。


央视财经的报道提到某一型号的芯片,在2021年价格维持在200元左右一个,目前售价仅为每个20元左右,只有最高价的十分之一。


一位芯片设计人员告诉Tech星球,央视财经中出现的一款芯片,是专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的32位单片机,本来也不值钱,现在只能说是退热,回归到正常水平。


Tech星球通过华强云平台查询发现,上述系列芯片的热度,近90天以来已经从135下降到了25,其均价也从83元左右下降到了27.2元。



一位芯片行业资深人士表示,“据我所知的消费类的芯片价格应该都有所回落” 。


2022年上半年,全球范围内,小米少卖了2470万台手机,这几乎是整个行业的缩影。2022年上半年中国市场智能机销量约1.34亿部,同比下降16.9%,创下2015年以来最差的上半年销量成绩。消费者不买手机,背后的供应链自然会受到影响,芯片价格下跌也在预料之中。


8月16日,工信部信息通信经济专家委员会委员刘兴亮对新京报贝壳财经记者表示,公开数据显示消费电子领域,尤其是在面板用芯片、通信用芯片、模拟芯片等众多大类芯片中,价格降幅都不小。其中,大部分近两月内跌价超过20%,部分芯片降价超80%。



十年一周期,芯片正回归常态


经历过“芯片荒”和产能大扩张后,芯片行业迎来了一个新周期。


7月14日,曾在2021年疯狂投资建厂的台积电表示,其投资将低于之前的设想,而三星也发出了利润增长可能停止的警告。分析公司TrendForce预计,未来三个月存储芯片的价格将下降十分之一。


消费电子的收缩和过高的库存余量最终让芯片价格暴跌。一位芯片设计人员向Tech星球分析说,这两年的芯片价格暴涨更多是市场供需关系造成的,但现在尤其是消费类产品随着经济下行需求减少,最终都会回落到一个应有的位置上。


在半导体从业近二十年,投资半导体十年的一位投资人在接受《光锥智能》采访时谈到,“半导体行业平均十年一个周期,但中国有个特点是春秋比较短,夏冬来的比较快。2010年我入行的时候就是冬天,现在马上又要到冬天了,最快可能会在2023年年初到来。”


大部分芯片从业者过去两年经历了暴涨暴跌的“过山车”。过去两年,据WSTS世界半导体贸易统计协会的数据指出,芯片业已经历了一段“超长”的上涨周期。2021年,全球芯片销售额按年大增26.2%,反映当年全球芯片产业增速之快。不少芯片从业者告诉Tech星球,这是他们从未见过的盛况。


芯片的高速增长起步于2020年年中,但又在2022年中踩下“刹车”。爆发性繁荣过后,据《经济学人》报道,全球芯片制造商的股价今年已经下跌了三分之一。


但事实上,每一个新兴技术的发展都存在一个泡沫期。就像22年前,互联网泡沫破灭,在美国IPO的公司一下子从457个锐减到76个,新浪的股价一度跌至每ADS只有1美元,腾讯也进入了最为困难的时期,曾险些把开发出的ICQ软件以60万元的价格卖给深圳电信数据局,但终因价格原因告吹。


但2003年,亚马逊、eBay、雅虎三家公司穿越了寒冬,成为了佼佼者,如今,当初险些卖掉的腾讯成长为参天大树,枝繁叶茂。


换句话说,市场去泡沫的过程正好是回归理性的过程,泡沫过后,大浪淘沙。现在,正是玩家们积蓄力量的好时候。

 

(备注:文中陈晨为化名。)



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文章来源于互联网:不可不聊:关于RISC-V的四个问题

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