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嵌入式芯片IP之爭：ARM的商業(yè)帝國能否被新貴RISC-V撼動？
作為嵌入式生態(tài)和移動端芯片的武林盟主，ARM公司自1990年成立以來，一直保持低調(diào)。然而近，ARM因為與RISC-V的糾紛讓這家IP巨頭成為焦點。
事情得從6月份說起，ARM在6月底建立了RISC-BASICS.COM的網(wǎng)站，以“設(shè)計系統(tǒng)芯片之前需要考慮的五件事”為主題從成本、生態(tài)系統(tǒng)、碎片化風(fēng)險、安全性和設(shè)計保證五個方面說明RISC-V 在這些方面的弊端。7月9日，RISC-V也建立了ARM.BASICS.COM的網(wǎng)站，在ARM列出的五個問題上增加社區(qū)支持，“以設(shè)計系統(tǒng)芯片之前需要考慮的六件事”為主題對ARM進(jìn)行了回應(yīng)。
這一事件迅速成為各大科技論壇和社區(qū)的熱門討論內(nèi)容，一時間，ARM與RISC-V，都被推上風(fēng)口浪尖。
7月10日，也就是在RISC-V回應(yīng)網(wǎng)站上線的第二天，ARM關(guān)閉了RISC-BASICS.COM的網(wǎng)站，并聲明了原因：
“我們初建立網(wǎng)頁的目的是列出圍繞RISC-V商業(yè)化產(chǎn)品需要考慮的關(guān)鍵因素，旨在為激烈的行業(yè)辯論提供信息。遺憾的是，結(jié)果與我們的初衷不同，這個頁面與ARM的協(xié)作文化不一致，所以我們已經(jīng)將其刪除。事實上，我們的許多員工也不喜歡這個網(wǎng)頁，立即刪除這個網(wǎng)頁是因為我們絕不希望給人一種攻擊開源的印象，因為我們也是許多不同開源社區(qū)的支持者。”
雖然ARM 關(guān)閉了網(wǎng)站，但業(yè)界有關(guān)ARM與RISC-V的討論卻沒有減少。
ARM與RISC－V：精簡指令集兄弟之爭
ARM與RISC-V一樣同屬于精簡指令集。ARM是RISC微處理器的代表作之一，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中被廣泛使用，其大的特點是低功耗。當(dāng)下市場上大部分企業(yè)都是選擇了基于ARM的芯片架構(gòu)，可謂無處不在。
而RISC-V是2010年加州大學(xué)伯克利分校工程師開發(fā)的開源指令集架構(gòu)，通過將核心指令集以及其他關(guān)鍵IP開源，能夠很大程度上改變半導(dǎo)體的設(shè)計生態(tài)。RISC-V由RISC-V基金會管理，隨著包括西部數(shù)據(jù)、Nvidia、谷歌等硅谷巨頭加入RISC-V基金會，免費的、開源的RISC-V正在吸引越來越多的科技公司。
RISC的發(fā)展勢頭讓ARM感受到了壓力，根據(jù)IPnest的調(diào)研結(jié)論，ARM在2017年的IP授權(quán)收入下滑了6.8%。什么原因？IPnest解釋了兩個可能，一是因為被軟銀收購之后導(dǎo)致財務(wù)報表的改變，另一個是重要的原因是競爭對手的增加，即近年來相當(dāng)火熱的RISC-V。
目前ARM占據(jù)了以移動設(shè)備為代表的處理器IP的絕大部分市場，而RISC-V則是后起之秀。那么， RISC-V到底憑借什么來挑戰(zhàn)ARM的霸權(quán)地位？
RISC－V大優(yōu)勢：開源
RISC-V的開源模式是其大的優(yōu)勢。RISC-V將指令集完全開源，這就使RISC-V不像ARM指令集那樣需要付費授權(quán)才能使用。任何公司和個人都可以自由使用、修改與定制的模式將會帶來很大的成本優(yōu)勢，另外這樣的開源舉措會大大降低指令集修改和定制的進(jìn)入門檻，使更多人有機會探索并定制個性化指令集。
RISC-V支持芯片設(shè)計公司在核心架構(gòu)之上添加額外功能。這使得它們可以根據(jù)自己的目標(biāo)來定制芯片。相比之下，ARM指令集不支持這樣的修改。
成千上萬的正在開發(fā)RISC-V開源標(biāo)準(zhǔn)的各個部分，包括添加與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和信息安全相關(guān)的新功能。
憑借開源的優(yōu)勢，RISC-V在技術(shù)上確實能夠制衡ARM。然而，在嵌入式IP市場，靠技術(shù)和開源就一定能夠稱霸武林嗎？答案是否定的。
ARM生態(tài)完勝RISC－V
對于僅僅有8年歷史的RISC-V來說，生態(tài)是它大的短板。目前RISC-V社區(qū)還處于起步階段，更別說建立完整的生態(tài)了，因為生態(tài)的建設(shè)需要發(fā)展，更需要時間。而ARM憑借IP設(shè)計師這一角色，早已打造了成熟的生態(tài)圈。就中國而言，ARM就擁有超過100多家合作伙伴，華為、飛騰、華芯通都購買了ARM指令集授權(quán)，用于開發(fā)服務(wù)器CPU。其他包括開發(fā)多媒體平臺的中興微電子；開發(fā)平板電腦芯片的全志科技、瑞芯微電子；還有開發(fā)手機芯片的海思麒麟、小米松果、展訊通信、大唐聯(lián)芯等。去年，ARM還發(fā)起了人工智能聯(lián)盟，目前已有超過120家企業(yè)加入。
RISC-V基金會，雖然在也有100多家企業(yè)加入，如高通、英偉達(dá)、三星、華為海思、聯(lián)發(fā)科、谷歌、IBM等，但比起ARM ，實在是小巫見大巫。特別是在中國，除了華為、中興兩大企業(yè)外，只有部分中小型企業(yè)與創(chuàng)客群體，遠(yuǎn)遠(yuǎn)還沒有達(dá)到ARM 的龐大規(guī)模。
而在中國，ARM 的生態(tài)圈還在加速擴張，今年的5月份，ARM在中國成立合資公司，中國資本占比達(dá)51%，這被外界看成是ARM堅持在中國的本土化，并宣示其將持續(xù)成為中國芯發(fā)展中堅力量的決心。
值得一提是，打造ARM生態(tài)圈中的重要一環(huán)——ARM教育計劃從2014年開始啟動以來，為促進(jìn)ARM生態(tài)技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研合作，完善ARM的生態(tài)體系起到了重要作用。
ARM教育計劃分為三個階段，一是基于ARM技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行核心課程的開放；二是為高校的課程和相關(guān)教育套件進(jìn)行改寫以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求；三是探索科技人才教育事業(yè)的發(fā)展，為人才培養(yǎng)提供可持續(xù)發(fā)展模式。
ARM中國教育生態(tài)部總監(jiān)陳煒博士說，“ARM教育計劃的目的是鼓勵將 ARM 的產(chǎn)品和技術(shù)用作教育實驗和學(xué)校課程的基礎(chǔ)，為學(xué)校教師和學(xué)生提供更多有針對性的服務(wù)和培訓(xùn)，并為ARM與老師、老師與老師間的溝通提供更多的平臺和機會；參與高校實驗室建設(shè)，為高校提供新實驗設(shè)備，配備技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)、培訓(xùn)；增加學(xué)員互動，共同舉辦或協(xié)助舉辦周期性的設(shè)計大賽，舉辦新ARM技術(shù)、行業(yè)發(fā)展前景宣講活動等。除此之外還包括在線教育，產(chǎn)品授權(quán)，課程建設(shè)等內(nèi)容。”
“通過合作，達(dá)到為高校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)提供更好的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的平臺和技術(shù)服務(wù)，為年輕的IC人才就業(yè)提供更好的實踐基礎(chǔ)和項目設(shè)計經(jīng)驗的目的。”
陳煒表示，雖然ARM不生產(chǎn)和銷售半導(dǎo)體芯片，但ARM一直在推廣的是一個生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的理念，其中基于ARM產(chǎn)品的通用開發(fā)性方面，一直是ARM極力打造的高校推廣的重點。ARM對生態(tài)系統(tǒng)的重視程度逐年提高，這也讓ARM的教育計劃承擔(dān)了更多培育未來行業(yè)人才的責(zé)任。
以上可以看出，ARM一直在推動ARM架構(gòu)在中國的落地生根的布局，ARM在建立自己完整的生態(tài)體系上的用心良苦，這是RISC-V目前無法做到的。
傳統(tǒng)優(yōu)勢與新興市場
ARM占據(jù)移動通訊領(lǐng)域90%的市場，另外，ARM還涉及企業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)以及嵌入式智能兩大領(lǐng)域。ARM在這些方面擁有的霸主地位。
相比起ARM的產(chǎn)業(yè)，RISC-V暫時還不具備與之抗衡的能力。RISC-V急需找到另外一些用武之地，在新興產(chǎn)業(yè)和新的競爭格局中建立自己的生態(tài)圈和產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
幾乎可以肯定的是，在ARM的傳統(tǒng)優(yōu)勢領(lǐng)域——移動端，即智能手機領(lǐng)域，RISC-V基本沒有機會，因為智能手機經(jīng)過十年迭代后不太會徹底改變處理器內(nèi)核了，這也和目前Windows經(jīng)過二十多年風(fēng)雨仍然是PC市場操作系統(tǒng)老大一樣。
但是，在新興的領(lǐng)域，RISC-V和ARM雙方都處于同一起跑線上，而RISC-V憑著指令集的開源等特性很有可能成為ARM強勁的競爭對手，或者至少能夠占據(jù)可觀的市場份額。目前這樣的新興市場主要是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)市場有長尾化的特性，擁有眾多細(xì)分市場，同時對于功耗有很高的要求，因此對于可以針對不同應(yīng)用靈活修改指令集和芯片架構(gòu)設(shè)計的RISC-V有優(yōu)勢，相比之下使用ARM往往只能做一個標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，很難實現(xiàn)差異化。
此外，物聯(lián)網(wǎng)市場對于成本更為看重，RISC-V免費授權(quán)的特點對于芯片廠商也很重要。在RISC-V基金會名單中，我們可以看到高通、聯(lián)發(fā)科這樣重點布局物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)。而在目前很火的AI芯片市場，ARM和RISC-V則尚看不出明顯的優(yōu)劣。這是因為在高性能AI芯片中無論是使用ARM還是RISC-V的核，主要都是作為控制器來使用；另一方面AI芯片的利潤空間往往較大，RISC-V免費的特質(zhì)對于企業(yè)來說，并不是特別大的優(yōu)勢。
后
目前來看，RISC-V在技術(shù)上確實能夠制衡ARM，不過現(xiàn)在的這個時代，僅僅憑技術(shù)打天下是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。僅有8年歷史的RISC-V挑戰(zhàn)ARM還不是一個等級，有很大的難度。但物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展給了RISC-V難得的機會。面對物聯(lián)網(wǎng)平臺快速成長，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大爆發(fā)的產(chǎn)業(yè)變革時期，開源的RIC-V架構(gòu)帶來更低成本的芯片，必定會吸引一部分對成本敏感的IOT企業(yè)，其更好的靈活性也會帶來定制化芯片的可能。
而對于ARM來說 ，作為一個完整生態(tài)體系跟標(biāo)準(zhǔn)的，一直號稱靠生態(tài)賺錢，未來大的可能還是靠生態(tài)來對抗包括RISC-V在內(nèi)的競爭對手。同時ARM的技術(shù)也在改進(jìn)，據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)觀察報道，ARM中國CEO吳雄昂目前在與Mentor Graphics副總裁彭啟煌深入交談中表示：“將來的計算是多樣的、復(fù)雜的，ARM的經(jīng)營模式是授權(quán)模式。在保證軟件兼容性的前提下，我們的可配置性能讓每個廠商可以根據(jù)自己的想法設(shè)計出想要的東西。”
這說明ARM已經(jīng)意識到競爭對手優(yōu)勢的關(guān)鍵點在哪里，并努力想去改善自家的技術(shù)，吸引更多科技企業(yè)的加入。而未來物聯(lián)網(wǎng)芯片技術(shù)路線該怎么選，現(xiàn)在還沒有明確答案。但是，無論選擇哪一條，生態(tài)的建設(shè)都是放在重中之重的地位上。
ARM和RISC-V，一個老牌武林霸主，一個年輕技術(shù)新貴，在新的科技浪潮和產(chǎn)業(yè)革命面前，他們的角逐，值得想象。
(原標(biāo)題：嵌入式芯片IP之爭：ARM的商業(yè)帝國能否被新貴RISC-V撼動？ 作者：朱佩佩)
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