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2025年RISC

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/黃山明)隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,智能家居市場正在迅速增長。RISC-V作為一種開源的指令集架構(gòu),具有模塊化、可擴展、易定制的優(yōu)勢,非常適合應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域。

在智能家居中,各種設(shè)備需要連接互聯(lián)網(wǎng),進行數(shù)據(jù)傳輸和處理,因此需要高性能、低功耗的處理器。RISC-V由于其開放性和靈活性,可以針對不同的應(yīng)用場景進行定制化設(shè)計,滿足智能家居設(shè)備對性能和功耗的要求。

RISC-V芯片有望在2025年增至800億

作為當(dāng)前流行的一種精簡指令集,RISC起源于美國加州大學(xué)伯克利分校的EECS部門的計算機科學(xué)部門的David Patterson教授及其團隊的一項課題研究。而之所以研究RISC指令集,主要是因為當(dāng)時英特爾、ArmCPU廠商對于CPU架構(gòu)的授權(quán)要求嚴格,授權(quán)費用高昂,市場上又沒有其他的開源或者免費的選擇,因此從零開始設(shè)計一套全新的開源CPU架構(gòu)。

這也讓RISC-V從設(shè)計之初,便具備指令精簡、模塊化、開源、可擴展、免費等優(yōu)點。其中最值得注意的便是,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允許任何人設(shè)計、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。

巨大的優(yōu)勢讓RISC-V架構(gòu)在過去的十余年里飛速發(fā)展,一躍成為比肩x86、Arm的第三大架構(gòu)。有數(shù)據(jù)顯示,Arm架構(gòu)用了17年完成了100億內(nèi)核出貨量,而RISC-V只用了12年。據(jù)RISC-V基金會的數(shù)據(jù),2022年采用RISC-V芯片架構(gòu)的處理器核已出貨100億顆。

看到RISC-V如此廣受歡迎,RISC-V之父&圖靈獎得主David Patterson在今年樂觀表示,已經(jīng)有超過70個國家的開發(fā)者正在研究RISC-V,預(yù)計3到5年后RISC-V將無處不在。

據(jù)市場分析機構(gòu)Counterpoint Research預(yù)測,到2025年,RISC-V 處理器累計出貨量將超過800億顆,年復(fù)合增長率高達114.9%,屆時RISC-V將占據(jù)全球14%的CPU市場、28%的IoT市場、12%的工業(yè)市場和10%的汽車市場。

此外還有研究數(shù)據(jù)顯示,基于RISC-V架構(gòu)的AI芯片市場,到2027年將達到2910億美元,年復(fù)合增長率73.6%;在通信類AI SoC市場,RISC-V從2019年到2027年間將保持21.2%的年復(fù)合年增長率;在數(shù)據(jù)中心市場,2021到2025年RISC-V CPU核市場的年合增長率將高達115%。

目前,包括AMD、英偉達、華為、谷歌、英特爾等公司,正在推進RISC-V的應(yīng)用和生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展,在處理器領(lǐng)域,也有越來越多的RISC-V產(chǎn)品被推出,包括SiFive的U8、U7系列,英偉達的Grace處理器,華為的鯤鵬處理器以及平頭哥的玄鐵系列等。

操作系統(tǒng)方面,包括 Linux、安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龍蜥、統(tǒng)信、 openKylin、創(chuàng)維酷開系統(tǒng)等操作系統(tǒng)都已經(jīng)進行了支持。

智能家居是RISC-V的重要市場

與x86、Arm主要應(yīng)用在智能手機、PC或游戲主機等產(chǎn)品不同,RISC-V將目光集中在IoT、AI、智能家居以及高性能計算等領(lǐng)域。這也讓RISC-V在許多用戶中的感知并沒有x86與Arm那么強。

不過錯位賽道競爭,也讓RISC-V得以迅速發(fā)展,如在智能家居領(lǐng)域,幾乎只要使用過智能家居設(shè)備的,大概率都會成為RISC-V的消費者。

由于RISC-V本身是基于精簡指令集計算原理,建立的一個整數(shù)運算指令集,只有不到50條基本指令。并且還采用了模塊化設(shè)計,對于不同處理要求的加速芯片都是兼容的,加上可移植性好,能夠跨平臺移植代碼。而免費開源,更是意味著可以節(jié)省高昂的授權(quán)費用。

這也讓基于RISC-V的產(chǎn)品在智能家居領(lǐng)域大行其道,其性價比高、低功耗、設(shè)計簡單等優(yōu)點,擊中了眾多智能家居廠商的痛點。比如RISC-V的開源特性可以激發(fā)更多的創(chuàng)新和競爭。廠商和開發(fā)者可以在RISC-V的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā),推出更先進、更符合市場需求的產(chǎn)品,推動智能家居市場的進一步發(fā)展。

尤其在一些智能家居單品上更為明顯,RISC-V能節(jié)約成本,既能節(jié)約來自ARM的授權(quán)費用,又能通過砍掉不必要的部分,再節(jié)約一點硅片面積,讓芯片成本更低一點。

此外,還有如鍵盤上的RGB等控制,筋膜槍中的電機驅(qū)動,充電管理以及控制芯片等,智能家居中的Wi-FiMCU等,都可以基于RISC-V來制作。

隨著AI技術(shù)的加入,智能家居未來在性能上的要求也將更高。而RISC-V作為一種高性能的指令集架構(gòu),可以滿足AI應(yīng)用對計算性能的高要求。通過優(yōu)化RISC-V的指令集和硬件設(shè)計,可以提高AI計算的效率和精度,提升AI應(yīng)用的性能。

同時RISC-V可以與AI編譯器、AI加速器等軟件工具結(jié)合,提供軟硬一體的計算解決方案。這種方案可以充分發(fā)揮RISC-V在計算性能和定制化設(shè)計方面的優(yōu)勢,同時提高AI應(yīng)用的執(zhí)行效率和可靠性。

另一方面RISC-V作為一個開源的指令集架構(gòu),擁有龐大的開源社區(qū)支持。這為AI應(yīng)用提供了豐富的軟件資源和開發(fā)工具,降低了AI應(yīng)用的開發(fā)和維護成本。

因此,RISC-V和AI的結(jié)合,是一種順應(yīng)時代的選擇。目前AI無論是訓(xùn)練還是推理,更多的是基于GPU的做法。GPU本身是一種相對專用的加速器,雖然它一直在提高完備性,但是它作為一個加速器和它的主控CPU之間,事實上在協(xié)作過程中始終還是需要開發(fā)者,包括這個生態(tài)的很多人付出非常多的工作,去解決協(xié)同的問題。

隨著服務(wù)器和超算、AI訓(xùn)練和推斷、包括ChatGPT之類應(yīng)用的發(fā)展,對強大算力的需求越來越迫切。鑒于RISC-V具有模塊化、可擴展、易定制的優(yōu)勢,以及不受壟斷制約、供應(yīng)鏈安全容易保障的優(yōu)勢,不少國內(nèi)廠商正在全力推進提供強大算力的RISC-V方案,以應(yīng)對未來包括全屋主動智能的時代潮流。

小結(jié)

RISC-V作為一種新興的開源指令集架構(gòu),在智能家居領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,可以降低芯片設(shè)計的成本和門檻,提高芯片的性能和可靠性。隨著智能家居市場的不斷擴大和技術(shù)的不斷發(fā)展,RISC-V在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。同時,隨著RISC-V技術(shù)的不斷成熟和成本的不斷降低,RISC-V在智能家居中的滲透率也將不斷提高。

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