第五代精简指令集架构(RISC-V)是否能够取代业界知名的Arm架构和x86架构，这是一个备受关注的问题。尽管关于Arm与RISC-V的讨论异常热烈，但开放标准所带来的优势是不容忽视的。那么，RISC-V在市场上能否迅速占据主导地位，其速度又将如何？这是值得我们探讨的问题。

RISC-V有望重塑芯片领域

当前，RISC-V的发展势头十分迅猛。如果能够保持目前的发展速度，RISC-V有望在未来超越x86和Arm这些传统的专有指令集架构。一些位于行业前沿的公司已经率先开始采用这一新兴的指令集架构(ISA)

例如，英伟达的图形处理单元(GPU)根据其复杂程度，可能包含多达40个内部开发的定制RISC-V核心来进行管理。自2015年开始，英伟达从专有微控制器转向使用RISC-V，这一转型恰好是在开放标准指令集架构推出五年之后。同样，谷歌、高通和三星等业界巨头也纷纷采取了类似的策略。

在过去几十年中，专有指令集架构的发展可能制约了技术创新的步伐。RISC-V的一个显著优势在于，它促进了协作性解决方案的发展，并激励了性价比高的实验，这一过程又进一步加速了技术创新。企业因此不再受限于专有芯片设计公司产品路线图的缓慢更新。

这一变革将对全球芯片制造能力和供应链造成深远的影响。以欧盟为例，根据欧洲战略与政策分析系统提供的数据，欧盟在全球芯片市场收入中的份额已从20世纪90年代的约20%下降至2020年代的不到10%。

为什么RISC-V的发展势头如此迅猛？

实际上，RISC-V指令集架构展现出了对抗市场波动的潜力。近年来，全球范围内的供应链中断令半导体行业面临巨大挑战，同时，市场领导者之间的贸易紧张关系也在持续加剧。例如，在2024年12月，中国加强了对美国出口镓、锑和锗等关键材料的管制。面对这样的形势，美国政府和企业开始重新考虑对专有芯片设计的过度依赖问题。

芯片及其相关组件的需求正在以前所未有的速度快速增长，然而供应能力却难以跟上这一步伐。各国在实现芯片自给自足方面仍有漫长的道路需要跋涉。5G技术、人工智能、物联网设备的普及，以及嵌入式系统在多个领域的广泛应用，都充分证明了这一点。

在芯片生产领域，目前欧盟没有任何一个国家能够完全实现自给自足。地理上的分工专业化、开发流程的复杂性，以及长期的相互依赖关系，都增加了芯片制造的难度。采用RISC-V这样的开放式标准架构，有助于减少先进半导体技术受到贸易限制的可能性。

现代高性能系统级芯片(SoC)架构面临着管理众多功能和资源的挑战。在计算复杂度不断提升、芯片尺寸持续缩小的趋势下，系统的独立性和适应性变得至关重要。

电子系统的复杂性导致其成本居高不下。例如，生产一块印刷电路板就需要经历超过150个复杂的步骤。这些情况表明，像RISC-V这样的低成本且灵活的解决方案显得尤为必要。随着微型化趋势的不断深入，设计师、工程师和开发人员迫切需要更广阔的设计空间和更高的灵活性。

Arm与RISC-V架构的优劣势对比

关于Arm与RISC-V的讨论涉及多个层面。虽然多种因素共同作用于这些架构的整体性能，但每种架构都有其最适合的几类主要应用场景。

·Arm

长期以来，专有技术往往意味着高昂的许可费用，Arm架构拥有集中的技术和客户支持网络，企业可以通过Arm获得支持和责任保险。

鉴于Arm已有几十年历史，它已经占据了较大的市场份额。Arm构建了一个完善的开发工具、处理器和供应商生态系统，这便于企业选择性价比高的供应商和合作伙伴。

·RISC-V

基于这类开放标准，企业能够设计和使用定制处理器，而无需支付高额的许可费用，也不会受到地域管辖的限制。除此之外，企业针对特定应用场景，还能修改指令集架构的扩展，以此获得更大的控制力和兼容性。

Arm无法提供如此高水平的定制服务，所以RISC-V的优势一目了然。另外，由于RISC-V国际协会设立在瑞士，市场主导国家无法对哪些国家参与制定和发布标准施加限制或控制。

当然，RISC-V的短板在于它的“新”。虽然越来越多的供应商开始接纳RISC-V的生态系统，但能够为此提供全方位支持的供应商却为数不多。因此，在未来相当长一段时间内，供应商依赖问题可能会是不容忽视的挑战。

哪种架构将主导芯片领域？

虽然Arm在市场份额上领先，但目前的趋势显示，RISC-V的出货量在未来几年有望实现指数级增长。

·引领潮流

RISC-V提供了更高的计算密度，对于那些追求小型化的公司而言，能够从更微小的芯片中获取相同的性能，无疑具有极大的吸引力。

·供应商参与度

预计2022年至2027年期间，RISC-V技术的市场收入将实现33.1%的复合年增长率。有利润的地方，就会有供应商。

随着越来越多的供应商投身于支持RISC-V设计，更多的定制化和兼容性规范将被融入到非RISC-V产品之中。如果广泛采用RISC-V的速度有所放缓，企业便可将原本用于支付许可费用的资金，转而投入到公司内部的研发工作中。

·性能

在原始性能方面，Arm可能始终领先于RISC-V。但是，RISC-V处理器的性能提升正在积极进行中。在这个领域，这种开放标准架构有潜力迅速追赶上甚至超越其竞争对手。

Arm与RISC-V的竞争格局将日益显现

鉴于RISC-V问世仅有十余年，无论是私营企业还是公共机构，都有足够的时间来权衡其风险与收益。随着RISC-V采用率的不断提升，这一架构将展现出颠覆性的影响力。最有可能受到其影响的领域，涵盖了汽车、航空航天、医疗保健，以及消费电子等行业。

SHD集团预测，到2030年，RISC-V的知识产权收益将飙升至16亿美元，相较于2023年的1.56亿美元，增长显著。在2023年至2030年间，其年复合增长率有望达到39.5%。密切关注这些数据的私营企业(包括行业巨头)正在投资这种架构。

各国政府也在效仿。欧盟已承诺投入2.7亿欧元，用于基于RISC-V硬件和软件构建芯片。欧盟的目标是实现技术独立，使其支离破碎的半导体产业自给自足。这些资金将用于识别用例、移植代码和开发生态系统。

各国政府也纷纷效仿。欧盟已承诺拨出2.7亿欧元，致力于基于RISC-V硬件和软件打造芯片。欧盟的目标是追求技术自主，助其半导体产业实现自给自足。这笔资金将用于识别应用案例、移植代码和开发生态系统。

与此同时，也有研究者开始探讨RISC-V与x86及Arm架构的兼容性问题，并对此提出了“开放标准设计是否能够与长期占据市场的商业架构相匹敌”的疑问。例如，Nordic Semiconductor便将Arm处理器与RISC-V协处理器相结合，以此优化特定工作负载的性能表现。

Nordic Semiconductor甚至牵头博世(Bosch)、高通(Qualcomm)、恩智浦(NXP)和英飞凌(Infineon)等行业巨头共同开发RISC-V生态系统。这些业界巨擘联合成立了Quintauris GmbH公司，致力于通过开发下一代硬件来推动全球应用的发展。

RISC-V和Arm架构的未来

RISC-V的定制性、扩展性和成本效益特点，使其成为Arm的有力竞争者。一旦供应商转移并建立起生态系统，企业便有了转型的充分理由。这或许会推动芯片行业步入一个创新与低成本实验设计的新时代。

本文翻译自国际电子商情姊妹平台EETimes Europe，原文标题：