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赛道Hyper | 再下RSIC-V一城:高通剑指何处?

2023-08-05 19:22:12 市场资讯

赛道Hyper | 再下RSIC-V一城:高通剑指何处?

来源:华尔街见闻 周源

哪里有压迫,哪里就有反抗。


【资料图】

作为移动SoC芯片指令集架构的霸主、IDC和PC芯片架构的核心玩家,Arm正面临呼啸而至的如潮寒流。

有消息称,Arm最大的客户高通,与包括NXP(恩智浦)在内的多家芯片设计公司,组建了一家推广RISC-V芯片设计架构的新公司。RISC-V是Arm移动芯片架构最大、最强和参与方最多的竞争技术。

目前,这家合资公司还没正式名称,其芯片设计主要的应用方向是汽车应用。未来,也会扩展至移动SoC和IoT芯片。另外,这家公司在底层基础构建方面,看上去是要引导RISC-V技术实现标准化、减少碎片化和推动生态的丰富性。

尽管如此,RISC-V指令集架构对Arm架构的真正威胁,还没完全形成。

反击Arm的予取予求

Arm,日本软银集团旗下英国公司,主要业务是研发芯片设计指令集架构——一套控制给定芯片操作方式的基本规则,授权给芯片设计商使用。Arm架构在移动设备中占据主导地位,同时也在大力拓展PC和IDC市场并渐次提高市占率。

这种架构广泛被应用于工业控制、移动通信等领域内的多种嵌入式系统设计。截至2021年底,Arm芯片产量超过2000亿,成为智能手机市场无可争议的霸主。

Arm在1990年成立时,正是英特尔如日中天的时代。Arm既无法与英特尔x86架构竞争,也不是当时最流行的MIPS精简集指令架构的对手。MIPS在1990年代,是最流行的移动芯片架构,还占据了三成服务器芯片市场份额。

2010年,智能手机开始取代功能机成为电子消费全新的终端潮流。此时Arm开始迎来转机,苹果公司从其首代iPhone开始,便搭载了用Arm架构设计的移动芯片。随着iPhone的革命性创新带来的热潮,Arm也开始走向黄金时代。

在更早的2008年,谷歌公司发布基于Arm指令集的Android操作系统,如同微软的Windows系统和英特尔的x86架构CPU捆绑,称雄PC市场20多年;安卓也与Arm架构做了类似的捆绑。同年,Arm芯片总出货量超过100亿颗。

安卓系统的开放性,吸引了全球除苹果之外的几乎所有手机终端商,因此也成为包括高通、联发科、海思和三星在内的最重要的芯片设计商,共同采用Arm指令集架构以设计其移动SoC芯片。全球超过90%的智能终端(手机、IoT和平板)的芯片,都用这种架构设计。

此后,随着Arm统治力增强,采用其指令集架构授权的下游芯片设计商,深受Arm越来越强烈的“予取予求”风格之苦,这增加了其成本和供应链风险。

在此过程中,高通曾以自研指令集架构来对抗“躺着赚钱”的Arm。高通在骁龙810之前,用了自研的Krait架构,特点是功耗低,性能强,但当移动市场升级至64位后,这套自研架构的性能就比不上Arm公版架构了。高通曾想改进自家架构的性能,但这种努力没有成功。

2021年,高通又做了新的努力:耗资14亿美元收购芯片初创公司Nuvia,用以提供其移动端、笔电和汽车智舱/驾芯片。

Nuvia的三位创始人,都有在苹果、Arm或AMD、ATI公司从事芯片、CPU和SoC架构主设计师的经验,主要产品是移动主芯片,并以Arm的V9指令集架构作为兼容目标。

此时,Arm提出异议。鉴于两者之间的利益纠葛较为复杂,简单来说,Arm在2022年8月对高通和Nuvia提起诉讼,原因是Nuvia有可能推动高通自研芯片架构的进展,而这种进展是建立在Nuvia持有Arm架构授权的基础上,而限制高通自研芯片架构一直是Arm的目的。

目前,高通是采用Arm芯片设计架构IP最重要也是最大的客户。但是,继高通与Arm对薄公堂之后,近期高通更联合NXP、Nordic Semiconductor ASA、Robert Bosch GmbH和Infineon Technologies AG公司,成立一家新公司,目的是推广用于芯片设计的开源RISC-V指令集架构。

RSIC-V指令集架构,相对于封闭、费用高昂的Arm架构和英特尔的x86,这是一种开源(开放源代码)架构,IP可免费使用,这意味着芯片设计工程师有更多机会验证设计细节并识别错误。

因此,RSIC-V架构在移动芯片设计领域成为Arm最大的技术竞对。

RISC-V架构的潜力和不足

从这个角度上看,作为Arm最大客户高通,很有推动Arm架构最强竞对技术的推广动力。此次高通与四家芯片设计商的联合,正是这种动力的显性表现。

高通表示,与其他行业参与者携手合作,通过开发下一代硬件,以推动RISC-V生态系统的扩展,这是一件好事。高通坚信, RISC-V的开源指令集将增加创新,并有潜力改变行业。

就像Nuvia,拓展汽车智舱/智驾芯片市场也是主要目标,高通参与的这家新公司,研发目标产品,首选汽车应用。未来将这种应用再推向移动和IoT芯片。

高通最近更宣称,从2019年推出骁龙865开始,高通就在其芯片中集成了RISC-V内核。这说明高通想提高其自主性的努力,从2019年就已经开始。

不知是巧合还是有其他因素,2019年也是中国大规模采用RSIV-C架构的第一年。到2022年,在中国市场,用RSIV-C架构设计的芯片,出货量超过了50亿颗。

这家高通参与的联合公司,预计将成为单一来源,以实现产品之间的兼容性、提供参考架构并建立广泛使用的标准。

在2022年年底于美国举办的RISC-V峰会上,高通产品管理总监Manju Varma表示,RISC-V是专有Arm指令集架构的新兴替代品,有机会实现比微控制器更高的价值。

目前,高通在PC、移动设备、可穿戴设备、联网汽车以及增强现实和虚拟现实耳机的SoC中使用RISC-V微控制器。

这些微控制器在后台执行低级工作,比如管理硬件。截至2022年12月,高通已交付超过6.5亿个RISC-V内核,这让让RISC-V ISA成为高通核心技术之一,高通也以此成为RISC-V架构大规模落地的领导者之一。

Varma表示,“RISC-V可从低端微控制器一直扩展到高性能计算,以及介于两者之间的任何东西,它确实可以提高整个行业的效率”。Varma认为,借助RISC-V,有机会定义具有一流性能、一流能效和增值功能的芯片设计。

但是RISC-V的生态过于简陋,而开放性和免费使用IP,也让这个生态存在众多碎片,这是高通希望成立这个新的联合公司要致力于解决的主要问题。

最后,标准化与RISC-V指令集架构兼容的软件安全堆栈至关重要。Varma说,“通过关注工具、库和语言,我们确实可以加速 RISC-V 软件的采用”。

值得一提的是,2022年,高通也是投资SiFive Inc.公司1.75亿美元的成员之一。在更早的2019年,高通旗下Qualcomm Ventures也早早投资了SiFive。这家公司也在设计基于RISC-V架构的芯片。

2010年后,众多美国芯片设计巨头共同成就了Arm如今的市场地位。现在,高通坚持走向Arm竞对技术阵营,并试图提升RSIC-V生态丰富性、去碎片化,以及统一架构标准,动摇了Arm的地基。

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