趨勢大師｜RISC-V將成為ARM的勁敵 - 工程師

趨勢大師｜RISC-V將成為ARM的勁敵

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吳金榮

近年來，開源指令集架構RISC-V，備受各界矚目。不少公司以RISC-V架構開發產品，英特
爾將RISC-V IP (矽智財)納入它的代工服務中，甚至傳出連蘋果公司也有意利用RISC-V架
構開發產品。

RISC-V屬「免費軟體」(Freeware)，不需授權即可使用RISC-V開發產品，基於RISC-V架構
開發出的衍生產品，可以選擇為免費公開，或需授權。

RISC-V誕生於2010年，當時美國加州柏克萊大學教授David Patterson 與他兩個研究生，
為了研究專案，須使用處理器架構。為了避免高額的授權費，及沒有彈性修改擴充等限制
，他們在2010年5月開始規劃，自己作一個新的開源指令集，這就是我們熟知的RISC-V。

2015年RISC-V開始在學術界出名，Patterson等三位創始人為了推廣RISC-V，成立RISC-V
基金會，以維護指令集架構的完整性以及避免碎片化。

除了成立基金會外，這三位創始人也成立SiFive公司，推展RISC-V的商業應用。

由於ARM需高額的授權金，方能使用ARM架構開發IC，儘管每顆IC的權利金很低，但是對動
輒以億顆起跳的行動裝置、物聯網等應用，權利金是一筆不小的金額。

RISC-V是免費的開源指令集，不須授權簽約金，開發出的產品也不須付權利金。不過使用
RISC-V開發出的衍生IP (如SiFive、晶心科等公司的IP)，仍須付費。

美中關係轉壞、美中貿易戰、華為禁制令，導致中國高科技廠商「人人自危」，為了避免
將來可能受到美國的制裁，「去美化」成為許多公司的共識。

開放、開源免費的RISC-V架構，成為許多中國半導體開發新產品的首選。華為、中興通訊
、阿里巴巴等中國科技公司，都已經投入RISC-V架構晶片研發，期望能走出中國自己的晶
片發展的道路，不必依附美國晶片產業，保持獨立自主的技術。

例如，阿里巴巴旗下全資半導體公司「平頭哥」，以RISC-V架構開發高階處理器「玄鐵
910」(XT910)。玄鐵910為16核心，運行時脈可達2.5GHz的晶片，可以與其他高效能晶片
配合，共同用在5G、AI、自動駕駛、網路通信等運用。

RISC-V的指令集非常簡捷，只有47個指令，小於ARM的200多個指令，與英特爾、超微的複
雜指令集(CISC)架構1500多個指令比較，實在非常「輕薄短小」。

RISC-V具擴展性，設計工程師可以基於某個RISC-V規範，加入需要的擴展指令，這可賦予
晶片高度的靈活性和可程式設計性。RISC-V開放原始碼的特質，在成本方面也更具優勢，
有利於降低入門檻，並加速垂直市場晶片的上市週期。

目前大部分開發的RISC-V晶片，主要應用於物聯網(IoT)、5G應用等，重視低功耗的領域
。RISC-V的開源性質，成為中國科技產業規避美國技術管道，自主發展自有晶片產業的新
興途徑。在中國業者有心、大力投入下，RISC-V的發展「蒸蒸日上」。

RISC-V、ARM等皆屬於矽智財範疇，全球矽智財的營業額將由2020年的52億美元，成長到
2025年的86億美元。矽智財市場主要由ARM、新思(Synopsys)、益華(Cadence)等公司所把
持。ARM是矽智財市占率第一的公司，市佔率高達37%。新思、益華為EDA(電子自動化設計
)的主要供應商。

ARM的地位將受到RISC-V的嚴峻挑戰，尤其是輝達(nVidia)宣布以400億美元購併ARM以後
，ARM的中立性受到質疑。儘管此購併案可能無法通過英、美、中各國政府的審核，導致
購併失敗，然而許多公司已將RISC-V列為公司開發IC的另一備案選項。

英特爾對RISC-V架構亦有很高的興趣，除了將RISC-V IP列入它的代工業務中，前些日子
還傳出英特爾提議以20億美元收購RISC-V龍頭公司SiFive。

SiFive以RISC-V架構協助客戶開發IC，讓客戶不必使用傳統方式與專利指令集，號稱可以
幫客戶降低成本高達九成。倘若英特爾成功購併SiFive，這將可讓RISC-V聲勢大振。

除了英特爾外，蘋果公司也傳出開始招募具開發RISC-V經驗工程師的消息。對擁有數十種
硬體產品線的蘋果公司而言，主要的核心產品(如iPhone、iPad等)皆採用ARM架構開發的
IC，每顆IC皆必須支付權利金給ARM。倘若能先有幾個產品，改為RISC-V架構，將可省下
可觀的權利金。

「人同此心，心同此理」，蘋果公司有的想法，相信其他公司也一定有類似的想法。不過
ARM苦心經營30多年，累積的技術不是RISC-V短期內可以超越。

RISC-V最大的應用為物聯網，預估到2025年滲透率可達約30%左右，其次為工業用途，預
估2025年滲透率可達12%左右。車用IC也是RISC-V的重要應用，2025年滲透率可超過10%。

預估到2025年，基於RISC-V架構的IC數量高達624億顆，前景一片光明。

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