不可一世的Arm，要遭遇20年来的最大危机

本月传出一则消息，英国新任首相 Rishi Sunak 再度约谈了 Arm CEO Rene Haas 以及母公司软银创始人孙正义，讨论的核心是英国政府希望 Arm 在伦敦交易所挂牌上市。更早之前，软银原计划将 Arm 打包出售给英伟达，但被包括英特尔、高通、谷歌、微软在内多家科技巨头以及各国监管机构齐声反对，导致这起收购最终破产。

全世界都反对，是因为 Arm 太重要了。

过去十多年，智能手机的流行和普及改变了整个科技行业的格局，也催生了最强大的几家科技公司：苹果、谷歌、高通、台积电以及 Arm，它们代表了手机产业最核心的系统、芯片设计及制造、芯片指令集架构。作为生态底层的 Arm，芯片设计离不开，系统和移动应用开发也离不开。

巨头们无法接受作为 Arm 公司被任何一家科技巨头收入麾下，至少是暂时。

图/RISC-V 峰会

上个月举办的 RISC-V 峰会上，谷歌正式宣布 Android 将逐步支持 RISC-V 指令集架构。Android 工程总监 Lars Bergstrom 直接表示，希望把 RISC-V 视为 Android 的一级平台，言下之意就是要扶持 RISC-V，避免将来被 Arm 卡住 Android 生态的「脖子」。

有同样想法不只是谷歌。还是那场峰会，高通产品管理总监 Varma 在演讲中数次将 Arm 称作「传统架构」，并表示 RISC-V 可以从低端微控制器一直扩展到高性能计算。据 SemiAnalysis 报道，苹果也在将 A 系列芯片的嵌入式内核将全面转移到 RISC-V 架构。

就像开源的 Android，2010 年才诞生的 RISC-V 凭借开源的优势还在迅猛发展。而在站稳可嵌入内核和 IoT 等低功耗市场之后，过去几年 RISC-V 也在积极进入智能手机、PC 及服务器等市场，大有与 x86、Arm 呈三足鼎立之势。

RISC-V 的崛起，是开源架构的胜利

RISC-V 是一个指令集架构，就像智能手机芯片普遍采用的 Arm 架构，或是 PC 上常用的 x86 架构。具体来说，RISC-V 与 Arm 更接近一些，两者都是基于精简指令集（RISC）原则的指令集架构。

A16 基于 Arm，图/苹果

但与 Arm 和 x86 不同，RISC-V 是开源的。2010 年，加州大学伯克利分校的一个研究团队想要为项目选择一个指令集，发现 x86 架构太封闭，ARM 授权费又太昂贵，最终选择转向 RISC-IV，并与同校教授大卫·帕特森（计算机先驱，现 RISC-V 国际开源实验室负责人）一起改良，推出 RISC-V，走完全开源的模式。

到 2015 年，硅谷各大科技巨头发起并成立了 RISC-V 基金会，由其负责运营该架构。此后， RISC-V 架构很快就开始崭露头角，并不断聚集全球科技公司，至今成员包括了谷歌、华为、IBM、英特尔、中国科学院、高通等大量全球顶级企业和科研院校。

对比 ARM 和 X86，RISC-V 有很多优点，包括能效比更高、开发成本更低，但其最大优势还是在于完全开源。在兼容基本指令集的情况下，任何人和厂商都可以自由地修改和构建符合自身需求的架构，以此来设计制造芯片-这是 Arm 严令禁止的。高通要力推 RISC-V，一方面是由于 Arm 高昂的授权费用，另一方面也是 Arm 在架构自主设计上不开放，无法构建面向 PC 的高性能芯片。

高通本想基于 Arm自研高性能 CPU 架构，图/高通

西部数据在早几年就宣布，未来的所有产品中使用开源的 RISC-V 处理器架构。在 2019 年还发布了基于 RISC-V 指令集的自研通用架构 SweRV，第三方厂商也可以在自己的芯片设计中使用它。印度政府同样对 RISC-V 情有独钟，大量政府资助的芯片相关项目都在向 RISC-V 倾斜。

国内方面，华为海思在 2021 年推出了一款全新的高清电视芯片 Hi373V110，内置海思自研 RISC-V 架构 CPU。再早些时候，华为还推出了 Hi3861 RISC-V 开发板。与此同时，小米生态链公司华米也发布了黄山 2S 可穿戴 AI 芯片，基于 RISC-V 架构自研，首发搭载在第三代 Amazfit 智能手表上。

黄山 2S，图/华米

2022 年阿里云栖大会上，平头哥也发布了全新 RISC-V 高能效处理器玄铁 C908。在此之前，阿里平头哥从 2018 年推出第一款 RISC-V 架构处理器开始，就以每年一款的速度不断推进。

图/阿里

中国工程院院士倪光南认为，在今天主流 CPU 被 x86 和 Arm 架构垄断的背景下，新兴、开源的 RISC-V 精简指令集架构为中国芯片业发展提供了机遇。同时他还提议，「我国可适当聚焦 RISC-V 架构发展芯片产业，使我们能抓住快速发展中国芯片产业的机遇，并不受外国垄断架构的制约。」

得益于指令精简、模块化、可扩展、开源、免费等一系列优势，RISC-V 已经在全球范围内得到了大量芯片设计厂商的青睐。到 2022 年 7 月，RISC-V 国际指出 RISC-V 架构芯片的出货量已经突破了百亿颗，并预计在 2025 年将突破 800 亿颗。

ARM 公司也看到了 RISC-V 崛起带来的严重威胁。

ARM 公司甚至创立过一个针对 RISC-V 的网站，列举了 RISC-V 架构的五大问题，即成本、生态、碎片化、安全性和设计验证问题。没过多久该网站就被下线了，也许是行业舆论压力，也许是 Arm 也觉得自己的行为太幼稚。但无论如何，ARM 公司的重视反而佐证了 RISC-V 快速崛起和对 Arm 地位的威胁。

三分天下，终有一战

就目前来看，RISC-V 在低功耗领域已经可以和 Arm 平分秋风，但对于 RISC-V 能否在最重要的移动、PC 和服务器市场挑战主流的 Arm 和 x86 架构，外界始终存在质疑。一是生态，x86 和 Arm 的真正兴起都是伴随着一代计算平台的崛起，并参与建立起完整而又稳固的生态；二是高性能，就像 Arm 此前普遍不被看好性能上与 x86 一样，同样基于精简指令集开发的 RISC-V 在高性能上也备受质疑。

芯片架构的成功很大程度上与计算平台强相关，就如 x86 之于 PC，Arm 之于智能手机。第一款 Arm 处理器发布于 1985 年 10 月 17 日，但直到 2007 年以后智能手机开始流行并普及，Arm 才变成「全世界都离不开」。

图/Flickr

这也是为什么谷歌推动 Android 逐步支持，对于 RISC-V 在手机芯片市场将是关键一步。Android 此前就在增加对 RISC-V 支持，但谷歌官方的表态和明确的路线图，无疑会加快 Android 支持甚至转移到 RISC-V 的进程。随着 Android 的逐步支持，已经和 ARM 公司大打出手的高通可能也会顺势推出自主开发的 RISC-V 架构芯片，推动手机芯片市场向 RISC-V。

当然，架构迁移并非易事，系统和芯片之外最难的就是开发和应用生态的迁移，最近的例子就是苹果 Mac 从 x86 转向 Arm。不过一旦 Android 实现向 RISC-V 的迁移，谷歌、高通都能打破 Arm 的制肘，RISC-V 也能借助 Android 手机市场乘风而上。一个只有 Arm 受伤的世界将达成。

另一方面，以 PC 和服务器为代表的高性能市场也在经历风云变幻，苹果 M 系列芯片在 PC 市场的成功、Arm 在服务器市场的突破，过去 x86 垄断的局面已然被打破。

RISC-V 也在悄然加入战场。

去年，阿里平头哥还发布了旗下首个高性能 RISC-V 芯片平台无剑 600，支持 4 核高性能 RISC-V 芯片，主频最高可达到 2.5GHz。紧接着的 RISC-V 峰会上，芯片初创企业 Ventana Microsystems 发布了全球首款面向服务器的 CPU ——Veyron V1，也是迄今为止性能最高的 RISC-V 芯片。

图/Ventana Micro

Veyron V1 采用先进的 5nm 制程工艺，基于自研高性能 RISC-V 内核，支持乱序执行，主频高达 3.6GHz，每个集群最多 16 个内核，多集群最多可扩展至 192 核，拥有 48MB 共享三级缓存，拥有高级侧信道攻击缓解措施、IOMMU 和高级中断架构（AIA）、支持全面的 RAS 功能、自上而下的软件性能调整方法，可以满足数据中心的各种需求。

此外，坐拥 x86 的英特尔也在 2022 年宣布和巴塞罗那超级计算机中心合作开发基于 RISC-V 的处理器，用于打造 zettascale 超级计算机、AI 应用以及自动驾驶汽车。

中科院计算所研究员包云岗还透露，硅谷的几家 RISC-V 初创公司都在朝高性能、甚至是超高性能 RISC-V 处理器进军。

左一为包云岗，图/包云岗

硅谷之外，芯片业的传奇人物吉姆·凯勒在离开英特尔不久之后，于 2021 年加入了一家加拿大 AI 芯片初创公司 Tenstorrent。随后，该公司就宣布将基于 RISC-V 开发自研架构，以此为基础开发高性能 AI 芯片，预计可用于各种应用，包括同时需要 AI 和 HPC 能力的下一代超级计算机。

吉姆·凯勒曾经任职于英特尔、DEC、AMD、博通、苹果、特斯拉等公司，担任工程副总裁或首席架构师等工作。过去几十年，他是一手打造苹果 A 系列芯片的设计师，也是帮助 AMD 翻身的「Zen 之父」，还是特斯拉自动驾驶芯片的缔造者。此外，他还是 x86-64 指令集的作者之一。

x86、Arm、RISC-V，凯勒的职业生涯贯穿了整个芯片业主流指令集架构的变迁，他对 RISC-V 的看好自然也饱含了对未来主流指令集架构格局的判断。

可以预见的是，在不远的未来，RISC-V 与 Arm、x86 之间必有一战。我们无法预知 RISC-V、Arm 和 x86 胜负几何，却已经感受到了这场战争的序幕已经徐徐拉开。

题图来自 PxHere