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近日，中國(guó)移動(dòng)旗下芯片公司芯昇科技發(fā)布了兩款RISC-V內(nèi)核物聯(lián)網(wǎng)通信芯片，一顆為40nm工藝的NB-IoT芯片，另一顆為22nm工藝的Cat.1 bis芯片。據(jù)了解，這是RISC-V內(nèi)核首次應(yīng)用于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。
在芯片國(guó)產(chǎn)化的大趨勢(shì)下，RISC-V作為被寄予厚望用以彎道超車(chē)的內(nèi)核技術(shù)，受關(guān)注程度相當(dāng)高。雖然在過(guò)去兩年常常出現(xiàn)RISC-V芯片出貨量或相關(guān)研究成果的報(bào)道，但身邊卻少見(jiàn)真正的產(chǎn)品落地或應(yīng)用。
如今首款物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品落地，也不禁讓人好奇，為何選擇了中低速蜂窩通信，畢竟該產(chǎn)業(yè)已過(guò)了爆發(fā)式增長(zhǎng)期，技術(shù)上已無(wú)更新需求，RISC-V芯片產(chǎn)品是否擁有存量或增量市場(chǎng)？另一方面，除了通信領(lǐng)域，RISC-V在物聯(lián)網(wǎng)其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況如何？
RISC-V內(nèi)核有何優(yōu)勢(shì)？
對(duì)于國(guó)產(chǎn)芯片研發(fā)，坊間一直流傳著一種說(shuō)法：讓中國(guó)造芯片，就像讓農(nóng)民造化肥，他們可能用得很好，但絕對(duì)造不出來(lái)。
而當(dāng)國(guó)產(chǎn)芯片被研發(fā)出來(lái)之后，這種說(shuō)法也得到了延續(xù)：農(nóng)民拉了泡翔，發(fā)現(xiàn)和化肥一樣能用，之后便稱(chēng)之為國(guó)產(chǎn)化肥。
當(dāng)然，以上只是玩笑，但我國(guó)芯片的研發(fā)的確與美國(guó)等科技強(qiáng)國(guó)有差距?？蓡?wèn)題在于，主流的ARM、x86等架構(gòu)已發(fā)展多年，在這個(gè)過(guò)程中早就“卷”滿了專(zhuān)利，這些專(zhuān)利如地雷一般，不注意踩到就會(huì)爆炸導(dǎo)致前功盡棄。
所以，創(chuàng)新空間小，技術(shù)被壟斷一直是國(guó)產(chǎn)芯片研發(fā)路上的障礙。
直到近幾年RISC-V架構(gòu)的出現(xiàn)，才又帶給了國(guó)產(chǎn)芯片革命的希望。
RISC-V是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)原理建立的開(kāi)放指令集架構(gòu)(ISA)，V表示為第五代RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))。據(jù)了解，RISC-V具有完全開(kāi)源、架構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗更低、操作系統(tǒng)易移植、模塊化設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。
目前，主流的x86與ARM架構(gòu)指令數(shù)目多、冗余嚴(yán)重，文檔數(shù)量龐大，導(dǎo)致在此兩種架構(gòu)上開(kāi)發(fā)新操作系統(tǒng)或應(yīng)用門(mén)檻較高。但RISC-V基礎(chǔ)指令集則只有40余條，加上其他的模塊化擴(kuò)展指令總共不到100條，開(kāi)發(fā)門(mén)檻非常低，同時(shí)，開(kāi)發(fā)者能非常方便地移植linux和unix系統(tǒng)到RISC-V平臺(tái)。
不難發(fā)現(xiàn)，RISC-V對(duì)比老牌架構(gòu)x86和ARM，擁有非常多針對(duì)性的創(chuàng)新。據(jù)介紹，RISC-V能夠廣泛應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等設(shè)備的芯片上。
不過(guò)對(duì)于以連接為核心的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，RISC-V能否在締造連接的通信領(lǐng)域上大展宏圖呢？
中低速蜂窩通信還有需求？
據(jù)工信部《2022年1-10月份通信業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況》顯示，“物超人”步伐持續(xù)加大，截至10月末，三家基礎(chǔ)電信企業(yè)發(fā)展蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶17.77億戶，比上年末凈增3.79億戶；已超移動(dòng)電話用戶數(shù)9482萬(wàn)戶，占移動(dòng)網(wǎng)終端連接數(shù)（包括移動(dòng)電話用戶和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶）的比重已達(dá)51.4%。
《2022年1－10月份通信業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況》（圖源：工信部）
可見(jiàn)，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)日益龐大。而據(jù)調(diào)查顯示，目前產(chǎn)業(yè)鏈上中游芯片及模組產(chǎn)品情況如下圖：
4G蜂窩物聯(lián)網(wǎng)上中游情況（圖源：物聯(lián)傳媒整理）
從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，NB-IoT除了對(duì)水電燃?xì)獗淼然ㄔO(shè)施的存量替代，剩余市場(chǎng)較小，并且如今替換基本上已完成，再為RISC-V內(nèi)核進(jìn)行替換反可能招致用戶不滿。
不過(guò)Cat.1卻仍有較大增長(zhǎng)空間。
首先因?yàn)?G的規(guī)?；瘧?yīng)用還需要一定時(shí)間，而4G在這段時(shí)間中，將為大部分應(yīng)用提供技術(shù)支持。
2022年對(duì)比2021年Cat.1通信模組行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模
（圖源：《中低速蜂窩物聯(lián)網(wǎng)LTE Cat.1行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》）
可見(jiàn)，隨著支付、安防、網(wǎng)絡(luò)搭建等細(xì)分領(lǐng)域需求的增大，Cat.1對(duì)比NB-IoT更高的速率將得到更多的采用。
另外，隨著Cat.1通信模組的價(jià)格持續(xù)下降，未來(lái)將有約40%的2G用戶、100%的3G用戶將、40%的 Cat.4用戶將遷移到 Cat.1，其中Cat.4用戶多因?yàn)槌杀締?wèn)題而進(jìn)行遷移。另一方面，作為Cat.1分支的Cat 1 bis 也正在成為L(zhǎng)PWA（低功耗廣域技術(shù)如BLE、Wi-Fi）技術(shù)的替代方案。
作為擁有架構(gòu)簡(jiǎn)單、低功耗等特點(diǎn)的RISC-V，更能滿足芯片及模組廠商對(duì)成本的考量。
值得一提的是，除了模組的成本在下降，移動(dòng)數(shù)據(jù)資費(fèi)也呈下降趨勢(shì)，根據(jù)工信部，中國(guó)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量平均資費(fèi)從2018年平均11元/GB下降至2020年平均4元/GB。也就是說(shuō)，成本的降低將為Cat.1市場(chǎng)空間的拓展提供有力支撐，也能帶動(dòng)RISC-V的普及。
再者，在中游芯片模組市場(chǎng)環(huán)境里，國(guó)內(nèi)企業(yè)占比極大。當(dāng)前蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)格局已相對(duì)穩(wěn)定，通過(guò)各模組廠商出貨量情況能夠發(fā)現(xiàn)，我國(guó)在模組產(chǎn)業(yè)上優(yōu)勢(shì)較大，全球規(guī)模前十的企業(yè)中，國(guó)產(chǎn)企業(yè)占了一半以上。
2022Q2全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模組出貨量（圖源：Counterpoint）
從國(guó)產(chǎn)替代的角度來(lái)說(shuō)，當(dāng)國(guó)產(chǎn)芯片崛起后，國(guó)產(chǎn)模組對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片的選擇也是一大趨勢(shì)。
當(dāng)然，偌大的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，除了通信，還有更多領(lǐng)域正在經(jīng)歷著RISC-V所帶來(lái)的革命。
原來(lái)大家都在悄悄出貨RISC-V
據(jù)最新消息顯示，高通迄今已經(jīng)累計(jì)出貨多達(dá)6.5億RISC-V架構(gòu)產(chǎn)品。據(jù)了解，高通從其產(chǎn)品驍龍865開(kāi)始，就把RISC-V根植到SoC作為底層微控制器，原因是其滿足獨(dú)特要求、可定制、面積小。目前高通RISC-V芯片已廣泛應(yīng)用在底層管理硬件，包括手機(jī)、可穿戴設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)、虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴等設(shè)備上。
除了國(guó)外芯片巨頭的入局，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)也都在研發(fā)和生產(chǎn)的路上。
阿里巴巴旗下的平頭哥半導(dǎo)體，已實(shí)現(xiàn)在RISC-V架構(gòu)上運(yùn)行安卓12。據(jù)了解，平頭哥的RISC-V相關(guān)芯片累計(jì)出貨超過(guò)10億顆，涉及無(wú)線接入、語(yǔ)音識(shí)別、AI視覺(jué)、智能家電、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)安全等領(lǐng)域。
而最近賽昉科技已在物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域落地了芯片產(chǎn)品，應(yīng)用于居民燃?xì)獗碇?，?strong>行業(yè)首款 RISC-V 物聯(lián)網(wǎng)安全芯片，可實(shí)現(xiàn)與相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的雙向認(rèn)證、密鑰及數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)的加密傳輸?shù)纫员ＷC數(shù)據(jù)安全通信。
除此之外，目前有更多的芯片廠商都在布局RISC-V，包括芯來(lái)科技、紫光展銳、兆易創(chuàng)新、樂(lè)鑫、中科藍(lán)訊、沁恒、中微半導(dǎo)體、華米科技、瑞薩電子、智原科技、睿思芯科、飛利信、核芯互聯(lián)、匯頂科技等等。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括IP內(nèi)核與芯片設(shè)計(jì)等主要內(nèi)容在內(nèi)，中國(guó)目前有300家以上公司在關(guān)注RISC-V或以RISC-V指令集進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
不過(guò)話說(shuō)回來(lái)，RISC-V來(lái)勢(shì)洶洶，但當(dāng)炒作期過(guò)后，發(fā)展也并不如預(yù)期那樣能夠直接秒殺x86或ARM。
結(jié)語(yǔ)：客觀看待RISC-V
首先是生態(tài)系統(tǒng)，CPU架構(gòu)只是底層，發(fā)展壯大卻需要的是頂層。比如基于x86的Windows和基于ARM的Android，雖然RISC-V以開(kāi)源的方式收獲了一批開(kāi)發(fā)者，但生態(tài)系統(tǒng)卻難以搭建起來(lái)。尤其RISC-V結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的碎片化屬性，更是少了統(tǒng)一的軟件棧生態(tài)。
第二是需求，“需求跟不上，只能搞內(nèi)卷”是智能網(wǎng)聯(lián)化時(shí)代的縮影。宏觀分析RISC-V的需求方，目前除了國(guó)產(chǎn)替代的需求和低功耗場(chǎng)景的需求，尚且找不出更加剛性的需求，從文中提及的應(yīng)用場(chǎng)景也不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前只有存量替換是RISC-V最大的市場(chǎng)。
第三是新晉選手實(shí)力不弱，如今在架構(gòu)上，不是RISC-V、x86和ARM的三足鼎立，還有MIPS這樣同樣開(kāi)源的內(nèi)核存在。并且，聯(lián)發(fā)科最新的產(chǎn)品天璣9200便采用了MIPS內(nèi)核，而該產(chǎn)品已廣受好評(píng)。據(jù)了解，MIPS與RISC-V相差不大，目前基于此架構(gòu)的芯片也已有超100億的出貨量，在機(jī)頂盒、錄音筆、智能手表等市場(chǎng)應(yīng)用已非常成熟。
綜上所述，RISC-V要崛起，同樣是道阻且長(zhǎng)，未來(lái)發(fā)展情況還有待市場(chǎng)給出答案。
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