倪光南力推的RISC-V指令集：“隐秘的角落”才往往暗含杀机

最近在芯片领域有两件大事，既传递出市场期望，又折射出国家意志。
第一件是大陆地区技术最先进的芯片晶圆制造企业中芯国际7月16日在科创板上市，预计最高融资532亿元用于10nm，7nm等芯片晶圆生产工艺的研发。
第二件是AI芯片独角兽企业寒武纪也将于7月16日-18日在科创板上市，预计将融资28亿元用于新一代云端训练芯片、推理芯片和边缘端AI芯片及系统项目研发。

从芯片技术生态链角度看，上述两家企业代表了不同的技术层。中芯国际代表芯片制造层，寒武纪代表芯片设计层（华为海思也属于该技术层），但这样还不是完整的芯片生态链，还需要从架构层面加强，而RISC-V的出现，似乎可以帮助完善芯片生态链，帮助中国实现换道超车。
RISC-V（发音为“risk-five”）是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构（ISA）。与X86、Power、ARM、MIPS等指令集相比，RISC-V指令集可以自由的允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。虽然这不是第一个开源指令集，但它具有重要意义，因为其设计使其适用于现代计算设备（如云计算、高端移动电话和微小嵌入式系统）。
目前全球有超过300家企业和机构是RISC-V基金会成员，包括阿里巴巴（平头哥半导体）、华为、紫光等30多家国内企业和机构。
稍微解释下什么是指令集，以及它的重要性。指令集，其本质是硬件和软件代码之间沟通的一套“标准语言”，硬件就是处理器，软件就是操作系统，在操作系统上运行的是基础应用。
开发人员开发基于指令集架构的软件，运行在相应的操作系统上，操作系统通过相应的指令集运行在相应的处理器上，从而达到最佳的运行效果，这样自下而上的模式，便是以指令集架构为基础的“生态”，这种生态实质就是“标准语言”的兼容。
因此，指令集和操作系统形成的组合，便是其他玩家难以攻破的“生态墙”，他的重要程度和构建难度，远非专利墙可比拟。——后来由Windows操作系统+Intelx86处理器构建的Wintel联盟，便是全球最令人恐怖的“生态墙”。以指令集为基础核心，搭建起来的处理器框架，便是我们最常说的处理器架构，这才是计算机时代最基础的硬件设施，脱离了处理器架构，所有的一切都只不过是空架子而已。
在RISC-V之前，中国只有三家自主指令集处理器设计公司，分别是兆芯、龙芯、中天微（2018年被阿里巴巴全资收购后成立平头哥半导体公司）。第四家被认为是RISC-V。

兆芯是威盛（VIA）和上海联合投资合资成立的子公司，威盛占20%，联合投资占80%。通过合资的形式，兆芯获得了VIA x86架构的全部授权，威盛曾经是全球第一的芯片组提供商，也是全球仅有的三家X86指令集持有厂商，另外两个就是英特尔和AMD。
龙芯通过一系列的操作，在2009年将MIPS架构授权完整拿下，并且是永久性的。在获得MIPS架构后，龙芯在2015年8月发布了基于MIPS指令集的龙芯架构（Loong ISA），这一架构由MIPS指令集拓展而来，采用MIPS的指令集格式，包括MIPS 64 Release 2全套指令集和MIPS64 Release 5中的部分指令模块，以及其他一系列龙芯中科自主扩展的指令集。在中国PC市场，实际上，只有龙芯可以做到自主可控，但是，MIPS依旧是基于RISC理念开发的精简指令集，并不是原创。
中天微电子（平头哥半导体）是目前中国内地唯一拥有处理器IP Core的公司，其自主开发的C-SKY CPU架构是国内唯一大规模量产的自主嵌入式处理器，这些处理器应用于多媒体、安防、家庭、交通、智慧城市等IoT领域，全球累计出货超过8亿颗。
而RISC-V被认为是“可控”的第四个开源指令集，被寄予厚望，这一点从市场反应中可以看出来。一方面中国在2018年成立了中国开放指令生态(RISC-V)联盟(CRVA)，该联盟发起单位包括中科院计算所、北京大学、清华大学、阿里-中天微（平头哥半导体）、百度、中芯国际等近20家研究机构和企业。
理事长和秘书长均由中科院计算所人员担任，也暗示国家研究所对该联盟的重视。
中国工程院院士、中科院计算所研究员倪光南担任理事长，倪院士在中国集成电路领域拥有极高话语权，此前是联想集团总工，他在第六届乌镇世界互联网大会上发表演讲称，要推动开源的RISC-V成主流。秘书长由中科院计算所研究员包云岗担任。
另一方面，企业也强烈拥抱RISC-V。最具典型事件为，2018年9月，杭州中天微系统有限公司（现为阿里巴巴平头哥半导体公司）宣布，正式推出支持RISC-V第三代指令系统架构处理器CK902，可灵活配置TEE引擎，支持物联网安全功能。中天微将以此为新的契机，在RISC-V应用领域中进行全方位的系列化CPU布局与市场开发。
随后在2019年7月，平头哥正式发布RISC-C处理器玄铁910，玄铁910在当时是业界最强的RISC-V处理器（单核性能达到7.1 Coremark/MHz，主频达到2.5GHz），比当时业界最好的RISC-V处理器性能高40%以上。玄铁910可以用于设计制造高性能端上芯片，应用于5G、人工智能以及自动驾驶等领域。
业界现在开始有了一种认知：提到RISC-V芯片首先会想到阿里巴巴的平头哥。

倪光南表示，从世界的角度来看，两类架构的CPU已经占据市场。第一代是X86，英特尔和AMD两家公司掌握，在服务器等领域占有垄断地位；第二个是ARM，在移动领域有垄断的地位。不过他强调，X86架构是垄断的，ARM架构的授权费用又很高 ，“海思和国防科技大学买到的ARM终身架构授权需要花费很高，钱花的比较多”，“我们要迅速的培养基于RISC-V的新型开放生态，不要做历史包袱很重的ARM和X86”。
倪光南强调CPU芯片和操作系统是信息领域最基础的核心技术，实践表明，每一种CPU在市场竞争中要取得成功在很大程度上取决于其生态系统。未来RISC-V很可能成为世界主流的CPU之一，从而在CPU领域形成Intel、ARM、RISC-V三分天下的格局。