芯片是信息技术的引擎，推动着人类社会的数字化、信息化与智能化。随着摩尔定律频临终结，维持芯片技术创新面临挑战。开源芯片设计将是应对挑战的新思路。
“过去，芯片设计动辄需要投入上亿元的研发费用，还需动用上百人以上的研发团队，中小型企业不易承担，而且也不一定能够掌握发展的主动权。反观互联网领域通过开源软件降低了开发门槛，创造了互联网产业的繁荣。如果开源芯片设计能将芯片设计门槛降低几个数量级——以至于３－５人的小团队就能在３－４个月内，只需几万元便能研制出一款有市场竞争力的芯片，将促进芯片产业的繁荣，能更好地支持人工智能等新一代信息技术和数字经济的发展。我们相信，ＲＩＳＣ－Ｖ将在硬件界得到如开源软件Ｌｉｎｕｘ在软件界同等的成功。”近日，在２０１８亿欧创新者年会上，中国工程院院士倪光南在《中国开源芯片（ＲＩＳＣ－Ｖ）的前景》的演讲时表示，“未来ＲＩＳＣ－Ｖ很可能发展成为世界主流ＣＰＵ之一，从而在ＣＰＵ领域形成Ｉｎｔｅｌ（ｘ８６）、ＡＲＭ、ＲＩＳＣ－Ｖ三分天下的格局。”
开源芯片设计生态正在形成
据了解，“开源”（开放源代码）是一新的模式（既是开发模式，又是商业模式），开源软件以（以Ｌｉｎｕｘ为代表）在当前已成为软件业的主流。因此人们期望，依托这种模式的开源芯片在芯片业也会取得在软件业领域同样的成功。
“从市场的反映来看，绝大多数的软件服务商，比如中国的ＢＡＴ，或者亚马逊、谷歌、ｆａｃｅｂｏｏｋ等基本上都基于开源。这样的好处就是它能够让我们的服务商按照市场的需求做升级。”倪光南说。
目前在数字领域最复杂的往往就是ＣＰＵ。ＣＰＵ的世界形势怎么样？目前从世界范围来看，能够站稳脚跟的ＣＰＵ只有两种，第一种是英特尔架构（Ｘ８６架构），第二种是ＡＲＭ架构。
英特尔架构（Ｘ８６架构）ＣＰＵ历史很长、生态成熟，在桌面和服务器领域占据垄断地位，Ｘ８６指令集自诞生以来指令数繁多，且不同分支不兼容。不支持模块化和扩展性，硬件实现复杂度高，被美国Ｉｎｔｅｌ和ＡＭＤ两家公司所拥有；ＡＲＭ架构ＣＰＵ历史较长、生态成熟，在移动和嵌入式等领域占据垄断地位，其他公司可向ＡＲＭ公司购买许可，世界上有很多公司包括许多中国的手机厂商都在做ＡＭＲ ＣＰＵ。
一般来讲，拿到架构授权，要想任意修改，需要付出几亿元的费用；几百万元仅可购买一个黑盒子来使用，但不能修改，也不能自己改进。事实上，即使几百万元对于中小型团队来讲还是不小的负担。
“ＣＰＵ芯片和操作系统是网信领域最基础的核心技术，中国在这方面还受制于人，常被比拟为‘缺芯少魂’。鉴于此，我们希望有新的ＣＰＵ芯片出现，这种芯片要更适合于中国市场大多数的中小企业，或者创新团队。”倪光南表示，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。
１０月１７日，中国ＲＩＳＣ－Ｖ产业联盟和上海市集成电路行业协会ＲＩＳＣ－Ｖ专业委员会成立。中国ＲＩＳＣ－Ｖ产业联盟首任理事长芯原微电子董事长兼总裁戴伟民在成立大会上表示：“只有自行设计微架构，并且在指令集标准的授权和发展上不受制于人，才能实现真正的自主可控；全新、开放、免费的ＲＩＳＣ－Ｖ符合这一标准。纵观ＣＰＵ发展历史，未来中国ＣＰＵ必然会走向自主、可控、繁荣，但是目前、Ｘ８６、ＡＲＭ ＩＰ授权模式虽然繁荣但是不自主、不可控，Ｘ８６、ＡＲＭ 架构授权繁荣、可控但不自主，基于Ｍ－ｃｏｒｅ、ＭＩＰＳ架构的ＣＰＵ虽然自主可控但不繁荣。只有ＲＩＳＣ－Ｖ可以实现真正自主、可控和繁荣。”
在１１月８日浙江乌镇举行的第五届互联网大会上，经过９个月的筹备，中国开放指令生态（ＲＩＳＣ－Ｖ）联盟（中国开源芯片联盟）宣告成立。
据介绍，中国开放指令生态联盟（ＲＩＳＣ－Ｖ）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、百度、中芯国际等近２０家研究机构和企业，目前已有一批企业构建了开源芯片关键技术。
ＲＩＳＣ－Ｖ中国联盟秘书长包云岗称，“ＲＩＳＣ－Ｖ指令集有望像开源软件生态中的Ｌｉｎｕｘ那样，成为计算机芯片与系统创新的基石。”但只有ＲＩＳＣ－Ｖ指令集还远远不够，还需要开发基于ＲＩＳＣ－Ｖ的开源工具链、开源ＩＰ、开源ＳｏＣ等才能形成开源芯片生态，这需要更多支持开源芯片的力量参与和贡献。
为此，该联盟制定了一个“三步走”计划，希望用１０年左右的时间，到２０３０年逐步完成开源芯片生态的建立。
开源芯片有望成为“第三驾马车”
公开资料显示，ＲＩＳＣ－Ｖ是基于精简指令集计算（ＲＩＳＣ）原理建立的开放指令集架构（ＩＳＡ），Ｖ表示为第五代ＲＩＳＣ（精简指令集计算机）。完全开源是其特色，企业可以完全自由免费使用，同时也容许企业添加自有指令集拓展而不必开放共享以实现差异化发展。
倪光南表示，ＲＩＳＣ－Ｖ指令集追求简约、支持模块化，性能优越，能够满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求。同时能够高效地实现各种微结构，支持大量定制和加速功能。他认为，开源软件以其开源的优越性在互联网时代成为了软件业的主流，因此，依托这种模式的开源芯片在芯片领域也能取得成功。
根据倪光南介绍，ＲＩＳＣ－Ｖ的优势主要集中表现在：一是简单。可以把很多东西简化，比如要看一个芯片的介绍手册，ＲＳＩＣ－Ｖ少于３００页，基本指令集４０余条。同样功能的芯片，ＲＩＳＣ－Ｖ的面积最小，意味着价格最低，而且成品率较高。
此外，从技术上也可以看到ＲＩＳＣ－Ｖ的很多好处：模块化、可扩展、成本低，硬件设计与编译实现非常简单；商业运作开源、免费；应用市场从物联网切入，可覆盖从微控制器到超级计算机的全计算领域；具有高性能（面积、功耗和性能）、普适（可自由扩展和剪裁）、可控（满足差异化和定制化等优势特点。
“除了具备成本低、开放等优势外，开源软件还有一个很重要的特点是注重原始创新。初创企业使用开源学习，企业可以通过引进、消化、吸收实现再创新，参与到开源组织里面，可以做更多的贡献和创新。”倪光南举例说，中国科学院大学杨立祥教授团队提出人工智能芯片也会受到安全方面的攻击。为防止这类攻击，需要硬件、软件方面的支持。正好结合ＲＩＳＣ－Ｖ就可能按照他们的理论构建一个安全的芯片，配上安全的操作系统。这种芯片在物联网、智能家居、ＡＩ中间应用就可能提供最好的防御，比其他系统能更好地防御黑客的网络攻击，提供更安全的应用，这将作为中国方面对于ＲＩＳＣ－Ｖ的贡献，将来也会开放给全世界。
“现在开源用的许可证是非常宽松的ＢＳＤ许可证，谁都可以把开源ＣＰＵ的代码拿下来，自己学了以后加以定制、改造、剪裁变成自己所用的芯片，你可以自己创新，推出自己的芯片，没有任何限制，不用交任何的费用，惟一需要做的就是声明一下企业用了ＲＩＳＣ－Ｖ。这种许可证方式非常适合于中小企业的创新发展，也非常适合我国提出的‘大众创业、万众创新’的要求。”倪光南说。
“当然，ＲＩＳＣ－Ｖ面临的最大难题就是没有生态，毕竟英特尔经过４０年的发展，已经积累了那么多生态。所以，ＲＩＳＣ－Ｖ应该扬长避短，不应该把目光放在与Ｉｎｔｅｌ架构（Ｘ８６）和ＡＲＭ传统领域的竞争上，而是果断地占领新的市场，比如人工智能等。”倪光南说，相信多年以后，将会有三驾马车、三足鼎立在ＣＰＵ领域形成，除了英特尔架构、ＡＲＭ以外，第三个就是新兴的ＲＩＳＣ－Ｖ。（记者 李洋）
转自：中国高新技术产业导报
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