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边缘和物联网的 RISC-V:为什么开放架构很重要

RISC-V 不仅仅是 ARM 和 x86 的技术替代品:它是对少数国家和公司控制的架构依赖的结构性反应。

硬件市场有一个令人舒服的假设:当今占主导地位的处理器架构是中立的、稳定的和可互换的。你选择ARM或x86,支付许可证费用,问题就解决了。这一假设隐藏的是,在这些架构下获得许可的每个芯片都带有一条经过伦敦或圣克拉拉的依赖链——这种依赖成为政府和公司的风险变量,但意识到这一点为时已晚。 RISC-V 的出现就是为了解决这个问题,其一致性已经实现了规模化生产。

是什么让 RISC-V 从根本上与众不同

RISC-V 是一种 ISA——指令集架构,是处理器如何理解和执行指令的规范。它不是芯片,不是公司,也不是产品。任何制造商都可以使用这种语言来制造芯片,无需征求许可,也无需支付版税。

该架构于 2010 年诞生于伯克利大学,目前由 RISC-V International 管理,这是一个非营利性基金会,成员遍布各大洲。战略相关点:没有政府控制该规范。它不是美国的,不是英国的,它不属于软银或英特尔。这种所有权的中立性是主要资产。

ARM Holdings 是一家日资英国公司,将其架构授权给任何付费的人。当美国对华为实施限制时,ARM不得不暂停供货。由英特尔和AMD控制的x86同样受到美国贸易政策的影响。完全在第三方许可架构上构建芯片基础设施的公司或国家所面临的风险很少包含在供应商分析中。

为什么边缘和物联网是 RISC-V 的天然滋生地

RISC-V 在边缘和物联网(而不是服务器)首先取得进展并非偶然。该市场的概况同时支持三个维度的开放架构。

首先是数量和成本敏感性。用于工业物联网的微控制器的成本不到一美元。与数据中心服务器无关的架构特许权使用费占数十亿个嵌入式芯片制造成本的很大一部分。乐鑫的 ESP32-C3 内置 Wi-Fi 和蓝牙,运行 RISC-V,已应用于数以百万计的消费和工业设备中 — 不是作为实验,而是作为生产中的产品。

二是定制化。边缘芯片通常需要特定的扩展:传感器协议加速、本地音频压缩、依靠电池供电的异常算法。 RISC-V ISA 的开放性允许您添加这些扩展,而无需与许可方协商。您设计、您制造、硅执行。

第三,这些芯片本质上更简单——32 位处理器、适度的频率、毫安功耗。当固件达到数十 KB 并且有效负载是确定性的时,RISC-V 软件生态系统的不成熟性(在复杂的有效负载中确实如此)就显得不那么重要了。 SiFive 为多个生产客户提供 RISC-V 颜色。 Western Digital 在其 SSD 控制器中使用 RISC-V。它们不是实验室原型。

没人预料到的地缘政治角度

RISC-V 在中国的采用值得特别关注,因为它比任何技术论点都更清楚地说明了战略动态。

当美国的限制限制中国获得先进芯片及其支持架构时,中国工业界以正常情况下不会出现的紧迫感转向 RISC-V。国内芯片项目开始采用开放式架构,作为在美国出口管制范围之外运作的一种方式。这不是技术偏好;而是技术偏好。这是对实际访问限制的响应。

欧洲和印度出于不同的微妙原因紧随其后。欧盟已将 ISA 独立性纳入更广泛的技术主权讨论中。印度将 RISC-V 视为建设本地能力的一种方式,而不会对基础产生新的依赖。没有国家控制的架构已成为利益对立国家首选的主权替代方案——而当中国、欧洲和印度在同一个技术赌注上交锋时,这个信号值得关注。

RISC-V 超越边缘还缺少什么

生态系统成熟度仍然是较重有效载荷的主要限制。 GCC 和 LLVM 编译器的支持已经存在并且正在不断发展,但专业库方面存在差距 - 对于边缘的机器学习0,TensorFlow Lite 和 ONNX Runtime 等框架在开发中支持 RISC-V,但这种体验尚未像 ARM 那样成熟。完整应用系统的现成颜色数量也较少。

将当前限制与结构限制混为一谈是没有意义的。 Linux 生态系统花了十年时间才成熟。 ARM花了数年时间才从手机转向服务器。 RISC-V 遵循一条可识别的轨迹,对于那些做出决定的人来说,相关问题不是生态系统是否会成熟,而是对业务重要的领域多久会成熟。

这条曲线对硬件和供应链决策者意味着什么

操作问题不在于 RISC-V 是否会在服务器领域击败 ARM。问题是,对封闭架构的依赖在哪里代表了运营的具体风险,以及在链中的这个特定点是否有可行的替代方案。

对于那些批量开发嵌入式硬件的人来说,产品使用寿命内的使用费成本分析证明了认真评估开放架构的合理性。当数量从一千单位增加到一百万单位时,计算方法会发生变化。对于那些购买第三方物联网设备的人来说,芯片架构很少出现在目录中,但询问变得更容易,因为 RISC-V 答案不再罕见。对于那些考虑供应链多元化的人来说,改变 ISA 可以降低集中度,而无需您自己的基础设施。

现在评估 RISC-V 成本低,学习回报率低。当地缘政治环境发生变化时发现架构依赖性(就像在受到限制的市场中依赖美国技术的公司已经发生的情况一样)的成本要高得多,响应窗口也要小得多。

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