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    物联网AloT时代,有利于构建RISC-V生态环境,有望成为中国处理器自主可控指令集架构选择

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    物联网AloT时代,有利于构建RISC-V生态环境,有望成为中国处理器自主可控指令集架构选择

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    2021年中国半导体系列报告:RISC-V行业概览
    2021年中国半导体系列报告:RISC-V行业概览

    头豹研究院

    ·

    电子制造/半导体芯片

    发布时间

    2021-11-30 00:00

    全文字数:2365字,精读时间:5分钟

    本文援引于报告《2021年中国半导体系列报告:RISC-V行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。


    头豹科技创新网内容覆盖全行业、深入垂直领域,行业报告每日更新;政策图录、数据工具助您轻松了解市场动态;智能关键词轻松搜索,直奔行业热点内容。


    诚挚欢迎各界精英交流合作,头豹承接行业研究、市场调研、产业规划、企业研究、商业计划、战略规划等业务,您可发送邮件或来电咨询。


    客服邮箱:CS@leadleo.com 咨询热线:400-072-5588


    核心摘要:

    根据IDC数据,2020年全球物联网支出达到6,904.7亿美元,其中中国市场占比23.6%,超过1,500亿美元。IDC预测,2025年全球物联网市场规模将达到1.1万亿美元,2020-25年均复合增长11.4%,其中中国市场占比将提升到25.9%,绝对值达到3,069.8亿美元,物联网市场规模全球第一。

    伴随着核心技术的进步、标准体系的构建、产业环境的建立和完善,全球物联网渗透率不断提升,行业支出规模与设备连接数增长迅速,行业进入快速发展阶段。


    中国RISC-V正在走出生态困局!

    2021年6月22日,RISC-V 2021中国峰会在上海科技大学举行。 本届峰会旨在为产业界和学术界提供交流、合作、创新的平台,全面推动RISC-V在中国及全球的发展、推广RISC-V产业领域创新技术产品,以及推动RISC-V的科研及教学,助力产业人才的培养。 活动期间,芯原股份策划并主持了“RISC-V产业及生态发展”的圆桌论坛。芯原股份创始人戴伟民,红帽高级软件工程师傅炜、开源芯片基地CEO郭晶、芯来科技执行总裁彭建英和复旦微电子集团总工程师沈磊,围绕相关问题进行了讨论。

    戴伟民表示,随着本土CPU产业对自主、可控、繁荣和创新的期望,以及物联网时代对定制化、低功耗、低成本、灵活性的行业需求,RISC-V逐渐成为了推动中国集成电路产业生态建设的重要部分。

     

    指令集:承上启下最关键作用

    计算机指令集(或称指令集架构,Instruction Set Architecture, ISA) 是计算机硬件可以直接识别的命令,由一串二进制数码组成,对应着电路硬件中特定的结构。指令集主要规定指令格式、寻址访存方式、数据类型、寄存器等,是计算机系统中硬件和软件之间交互规范标准。指令集向上承载了整个软件生态,向下规范处理器芯片的设计标准。

    目前,主导智能手机和物联网处理器市场的ARM指令集是目前最成功的精筒指令集;MIPS和Alpha作为同样知名的RISC,在90年代与X86竞争计算机市场时失败,又错过智能终端高速发展的机遇中走向衰弱;而以开源为最大特色的RISC-V在2010年发布,有望成为X86和ARM之后ISA的第三极。

     


    RISC-V:发展历程

    RISC-V架构迎AIoT新机遇:由于长期的发展,X86和ARM形成强大生态体系,RISC-V在短期内难以在计算机领域和移动互联领域替代X86和ARM。但在新兴的AIoT时代,RISC-V将迎来机遇。

     

    RISC-V行业主流架构对比:结构

    X86与ARM指令数目多、文档数量庞大、冗余严重,使得在X86与ARM架构上开发新的处理器门槛较高,一般需成百上千人团队。

    因此,短小精悍的架构以及模块化的特性使得RISC-V指令数目非常简洁,且RISC-V架构规避过去架构背负的向后兼容历史包袱,缩短处理器及编译器的研发周期大大降低开发成本。 

      

    RISC-V行业主流架构对比:产品

    指令集向上承载了整个软件生态,向下规范处理器芯片的设计标准,是计算机系统中硬件和软件之间交互规范标准。以开源为最大特色,未来凭借物联网高速发展的机遇,有望成为X86与ARM之后ISA的第三极。

    X86诞生于1978年是传统PC市场主流,善于处理大数据,IP掌握在英特尔和AMD手中。ARM诞生于1985年是移动手机市场主流,善于处理快数据,目前使用在便携笔记本中,IP大部分掌握在ARM公司。RISC-V诞生于2010年,具有同时兼顾数据传输速度与传输量能力。

     

    RISC-V行业主流架构对比:授权模式

    开放的合作方式,将会促进RISC-V有潜力成为中国处理器自主可控的指令集架构选择。RISC-V架构开源模式使该指令集架构,可避免如X86和ARM被极少数公司控制,从而在架构源头实现自主可控。广阔的使用前景和未来潜在市场规模,吸引全球著名企业、研究机构和高等学府积极合作,多方投入合作有望促进RISC-V产业链成熟和生态的完善。生态繁荣的前景有利于中国参与企业持续盈利,提高继续投入积极性,进入良性发展循环。

    乐观的市场预期、成熟的产业链和完善的开发生态,是RISC-V成为主流指令集架构,甚至于成为X86和ARM外指令集架构第三极的必备条件。

     

    满足全范围资源物联网应用场景 

    目前市场上主要处理器芯片为通用型芯片与专用型芯片,均难以在维持低成本的同时满足细分领域碎片化的需求,而开源处理器有望解决这一问题。

    通用型芯片为满足市场空间较大应用场景而设计,虽其成本由于规模效应而低于相同性能的专用型芯片,但在应用于小资源场景时成本较高且过于臃肿,且内置的高级别功能的利用率较低,难以满足要求;专用型芯片可以满足碎片化的物联网下游市场对处理器芯片差异性功能的需求,然而芯片从设计到量产的周期过长,且费用较高,只有需求量旺盛的中等/复杂资源会选择专用的模式,该种模式在小资源场景的适用性依然较低。

    为解决小资源场景处理器芯片成本影响物联网行业发展速度这一问题,开源处理器是较好的解决方案,开源处理器有望降低芯片领域开发与创新的难度,减少芯片成本,缩短芯片生产周期,激活处理器芯片创新活力,满足全范围资源的物联网应用场景。

     

    技术与商用角度满足AloT要求

    从技术角度出发,开源的RISC由于具备指令集简洁、模块化等特点,基于其设计的处理器有望满足物联网从低资源到丰富资源不同场景的应用要求。

    从商业角度来看,RISC-V开源指令集以及围绕其建立的开源生态将使得处理器芯片开发成本降低,开发周期大幅缩短,从而使其满足从低预算、袖珍的嵌入式控制器到高预算、高性能的云端服务器等各种规模处理器的要求。头豹分析师认为,未来开源模式与敏捷设计将是应对未来Alot碎片化场景有效处理器设计解决方案,在开源技术与RISC指令集的支持下,碎片化应用层出不穷的物联网行业有望迎来繁荣发展。

     

    深度见解:未来RISC-V行业将迎来巨大机遇

    RISC-V主要缺点为发展时间短,生态不完整,碎片化程度高,但随着入场玩家增加,有望得到解决:RISC-V诞生时间太短,相关的编译器、开发工具和软件开发环境(IDE)以及其它生态要素还在发展。RISC-V必须依靠强有力的商业玩家来长期支持和推进,方能得到持续发展。

    开源特性吸引大批科技公司入场RISC-V领域,未来RISC-V架构芯片数量将逐步放量。RISC-V允许任何厂商设计、制造和销售RISC-V芯片和软件,其开源特性吸引IBM、NXP、西部数据、英伟达、高通、三星、谷歌、华为、阿里、Red Hat与特斯拉等100 多家科技公司加入其阵营,中国也成立RISC-V中国联盟拓展相关领域发展。据Semico Research,预计到2025年,采用RISC-V架构芯片数量将增至624亿颗,至2025年复合增长率高达146%。

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