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中國網/中國發展門戶網訊 RISC-V，即第五代精簡指令集，是一種基于精簡指令集計算機（RISC）道理的開源指令集架構（ISA），由american加州年夜學伯克利分校研討團隊于 2010 年設計。相對于 X86 指令集的完整封閉及 ARM 指令集昂揚的授權應用費，RISC-V 指令集通過支撐不受拘束開放的指令賓利零件集體系架構及架構擴展以供給軟件和硬件不受拘束。RISC-V 的重要優點為完整開源、架構簡單、易于移植、模塊化設計，以及具有完全的東西鏈。
處理器芯片是中國半導體產業的軟肋，是中國半導體產業面臨的“洽商”問題。近年來，國內芯片領域學術界和產業界都在積極摸索實踐，力圖衝破。中國在芯片研發領域的 4 個技術關卡分別為光刻機、電子設計自動化（EDAPorsche零件）軟件、晶圓和指令集。由此可見，開源 RISC-V 指令集架構對我國在芯片指令集方面技術破圍意義嚴重。我國無望通過 RISC-V 擺脫國外的指令集壟斷，打破技術封鎖。
RISC-V 自誕生以來獲得了突飛猛進的發展，隨著物聯網、5G 通訊、人工智能等技術的興起，物聯網和汽車材料報價嵌進式設備成為 RISC-V 最先落地的領域和最年夜的應用市場。各國研討機構及企業紛紛參加研討和開發行列，RISC-V 不僅打破了現有指令集架構環境下英國 ARM 公司和americanIntel公司的兩強壟斷格式，並且樹立了一個開放的生態及框架來推動全球一起配合和創新。
重要國家戰略舉措及特點
開源技術作為全球科技產業發展的一年夜驅動力，在新興領域倍受推重，開源 RISC-V 指令集架構尤為遭到關注。今朝，全球范圍內已有部門國家根據本身需求布局卡位，支撐 RISC-V 架構芯片研討及生態構建。
american強調 RISC-V 指令集在智德系車材料能裝備芯片領域的戰略應用。2017 年 6 月，american國防高級研討計劃局（DARPA）啟動“電子復興計劃”（Electronics Resurgence Initiative），該計劃旨在解決半導體制程瓶頸以應對半導體產業疾速發展的挑戰。“電子復興計劃”連續多年對 RISC-V 指令集的研討和產業化應用給予專項支撐。此中，實現更疾速集成電路項目、Posh 開源硬件項目和電子資產的智能設計項目明確指明需求基于 RISC-V 指令集進行開發。2021 年 3 月，SciFive 公司與 DARPA 達成開放許可協議授權，SciFive 參加“DARPA 東西箱計劃”（DARPA Toolbox Initiative）為 DARPA 項目參與者供給基于 RISC-V 的32 位和 64 位內核訪問，以支撐 DARPA 項目中應用法式和嵌進式應用的研發。
歐盟重視 RISC-V 與高機能計算的結合。2018 年 12 月，歐盟發布“歐洲處理器計劃”（European Processor Initiative），擬開發面向歐洲市場的自立可控低功耗微處理器，下降歐洲超級計算行業對外國科技公司的依賴。此中，“歐洲處理器加快器”（European Processor Accelerator）項目作為該計劃的主要組成部門，其焦點是采用免費和開源的 RISC-V 指令集架構，用于在歐洲境內開發和生產高機能芯片。2021 年 9 月，該項目標最新結果是交付了 143 個歐洲處理器加快器芯片樣本，這些加快器芯片專為高機能計算（HPC）應用法式設計。此外，2021 年 1 月開始的 Euro HPC ePro這棵樹原本生長在我父母的院子裡，因為她喜歡它，我媽媽把整棵樹都移植了下來。cessor 項目旨在基于 RIS德系車零件C-V 指令集體系架構構建一個完整開源的歐洲全堆棧生態系統以適用于 HPC 和嵌進式應用。
印度將 RISC-V 指令集定位為國家事水箱水實指令集。2011 年，印度開始實施處理器戰略計劃，每年資助 2—3 個處理器研討項目。該計劃下的 SHAKTI 處理汽車零件報價器項目旨在開發第一個印度外鄉的工業級處理器；其目標是研制 6 款基于 RISC-V 指令集的開源處理器核，此中涵蓋了 32 位單核微把持器、64 核 64 位高機能處理器和平安處理器等。2016 年 1 月，印度電子信息技術部資助 4 500 萬美元研制一款基于 RISC-V 指令集的 2 GHz 四核處理器。2017 年，印度當局表現將鼎力資助基于 RISC-V 的處理器項目，使 RISC-V 成為印度的國家事實指令集。2020 年 8 月，印度當局在全國發起“微處理器挑戰”（Microprocessor Challenge）項目，以推動 RISC-V 微處理器的自立研發，進步國家的半導體設計和制造才能。
以色列、巴基斯坦、俄羅斯尋求多元化指令集架構配合發展。2017 年，以色列國家創新局成立 GenPro 任務組，旨在開發基于 RI水箱精SC-V 的疾速、高效且獨立的處理平臺。2019 年，巴基斯坦當局宣布將 RISC-V 列為國家級“首賓士零件選架構”（preferred ar“花兒，別嚇唬你媽，你怎麼了？什麼不是你自己的未來，愛錯了人，信了錯人，你在說什麼？”chitecture）。2021 年，俄羅斯公布了一項以 RISC-V 部件為中間的國家數字化計劃，該計劃基于俄羅斯自研 Elbrus 芯片進行 RISC-V 部件擴展研討。
中國試圖通過 RISC-V 打破芯片領域技術封鎖。2021 年，在《中華國民共和國國平汽車空氣芯易近經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要》中，我國初次明確將“開源”列進五年發展規劃；“十四五”期間，將支撐數字技術開源社區等創新聯合體發展，完美開源知識產權和法令體系，鼓勵企業開放軟件源代碼、硬件設計和應用服務。同時，各級當局也積極布局 RISC-V 架構芯片。2018 年 7 月，上海市經濟和信息化委員會發布的《上海市經濟BMW零件信息化委關于開展 2018 年度第二批上海市軟件和集成電路產業發展專項資金（集成電路和電子信息制造領域）項目申報任務的告訴》將 RISC-V 相關產VW零件業列進當局產業攙扶對象，而從事 RISC-V 架構相關設計和開發的公司將獲得政策傾斜。2020 年 2 月，廣東省國民當局辦公廳印發的《加速半導體及集成電路產業發展若干意見的告訴》中明確將 RISC-V 芯片設計列進廣東省重點發展標的目的。2021 年 11 月，北京市委市當局印發《北京市“十四五”時期國際科技創新中間建設規劃》，明確指出要研發基于 RISC-V 的區塊鏈專用加快芯片，進一個步驟進步芯片集成度，進步年夜規模區塊鏈算法機能。
我國 RISC-V 架構芯片領域的主要研討標的目的態勢與熱點
學術界和產業界日益重視 RISC-V汽車機油芯 的平安體系結構設計及驗證。處理器平安對設備隱私信息的保護至關主要；設計 RISC-V 平安處理器及平安驗證是 RISC-V 領域甚至體系結構領域的研討熱點。特權形式和物理內存保護是平安嵌進式處理聽到這話，藍玉華的臉色頓時變得有些奇怪。器的必備特徵，RISC-V 指令集架構也采用特權形式來保證處理器的平安；同時，該架構供給了物理內存保護單元（PMP）實現內存訪問把持以保證內存平安。此中，北京信息科技年夜學和清華年夜學微電子學研討所焦芃源等以一款 32 位 RISC-V 平安處理器為研討對象，通過異常處理法式對處理器狀態、異常信息進行觀測，提出了一套 RISC-V 特權形式汽車零件進口商和物理內存保護效能的測試計劃；天津年夜學微電子學院劉強等設計了一種抗功耗剖析攻擊的 RISC-V 處理器藍寶堅尼零件的實現方式；上海路況年夜學并行與分布式系統研討所開發了基于 RISC-V 架Audi零件構的全新可托執行環境“蓬萊”。同時，產業界許多公司以擴展保時捷零件硬件 IP 模塊的方法發布平安解決計劃，包含加密庫、信賴根、平安庫等。
深耕物聯網等新興領域，特定領域專用 RISC-V 芯片蓬勃發展。當前，X86 和 ARM 兩年夜指令集分別主宰了服務器+個人電腦（PC）和嵌進式移動設備；同時，物聯網（IoT）、智聯網（AIoT）等應用領域正在為 RISC-V 的發展供給新的機遇。RISC-V 架構能為物聯網行業帶來顯著的靈活性和本錢優勢，同時也能推動異構計算系統的疾速發展，因此能夠適應智能物聯網時代下的年夜容量萬億設備互聯，場景豐富及碎片化和多樣化需求。RISC-V 在加快器和專用處理器領域，重要應用包含航天器的宇航芯片設計，面向物聯網的智能芯片，面向平安的芯片，用作服務器上的主板治理把持器，以及圖形處理器（GPU）和硬盤內部的把持說，因為如果新媳婦合適的話，如果她能留在他們裴家，那她一定是個乖巧懂事又孝順的兒媳。器等。學術界，如中國科學院計算技術研討所（以下簡稱“計算所”）泛在計算團隊，開展了基于 RISC-V 焦點的輕量級神經網絡處理器的研討，摸索了 RISC-V 內核在物聯網設備中的應用；上海市斗極導航與地位服務重點實驗室則開展了基于 RISC-V 指令集的基帶處理器擴展研討項目。而產業界則在把持領域與物聯網領域涌現出大批的基于 RISC-V 的產品和應用案例。例如，阿里平頭哥半導體無限公司的開源玄鐵 RISC-V 系列處理器台北汽車材料已應用于微把持器、工業把持、智能家電、智能電網、圖像處理、人工智能、Skoda零件多媒體和汽車電子等領域。
尋求衝破物聯網生態，摸索進進服務器、高機能處理器領域。今朝，RISC-V 的研討及應用領域重要集中在以物聯網為基礎的工業把持、智能電網等多場景。但 RISC-V 因其自己低功耗、低本錢特徵，具備進進服務器、高機能領域的潛力。服務器定制化及 HPC 對加快器和異構平臺的需求增添，為 RISC-V 進進服務器和 HPC 領域供給了機會。計算所包云崗提出產業界可應用 AMD 公司的 Chiplet（小芯片）方法將中心處理器（CPU）、加快器、輸進/輸出（I/O）放在分歧晶圓上，此中 CPU 部門應用 RISC-V 架構，用 Chiplet 方法組成一個服務器芯片，以進進服務器市場。2021 年 6 月，計算所包云崗團隊發布“噴汽車冷氣芯鼻山”開源高機能 RISC-V 處理器核。它初版架構代號“雁棲湖”，基于 28 nm 工藝流片。這標志著在計算所、鵬城實驗室的技術支撐下，國內發起的高機能 RISC-V 處理器開源項目正式誕生。
我國發展 RISC-Ⅴ 架構芯片的問題與建議
積極參與構建 汽車材料RISC-V 生態，爭取更多RISC-V 生態話語權。CPU 架構的影響力重要依賴其生長的一整套生態系統。2015 年，RISC-V 基金會成立，RISC-V 很快便獲得多家半導體企業及多國當局的支撐，擁有了大斯柯達零件批開源實現和流片案例，產業生態慢慢進進疾速發展期。今朝，我國外鄉已樹立了兩年夜 RISC-V 聯盟，阿里巴巴公司、華為公司、計算所、中國科學院軟件研討所、清華年夜學、浙江年夜學等國內機構也已相繼參加 RISC-V 芯片研發陣營并發布多款 RISC-V 芯片產品。雖然中國學術界和產業界已成為推動 RISC-V 生態發展的主要氣力，但在兩方面仍有很年夜的進步空間：原始創新。今朝，奧迪零件國內 RISC-V 開源社區的參與者數量較多，但原始創新較少，應用較多。因此，社區參與者應當加倍重視原始創新，助力我國由開源年夜國邁向開源強國。前沿研討。今朝，國內學術界基于 RISC-V 開展的前沿研討仍然偏少。建議：我國應從產業和學術界發力原創性研討及前沿研討，促進更多有影響力的研討產出，增添 RISC-V 生態話語權。此外，軟件生態的構建也至關主要。例如，在 EDA 領域，今朝 RISC-V 處理器應用場景對芯片制程請求較低。國內可以借此通過開源方法樹立 EDA 社區，匯聚人才，加快國內 EDA 行業發展。
適當聚焦 RISC-V 架構，加速發展中國芯片產業體系。今朝，國內處理器產業及科研領域所采用的指令集包羅萬象，學術界和產業界基于 ARM、MIPS、PowerPC、SPARC、RISC-V、X86 等多種指令集進行了擴展。但多樣化的指令集必定會疏散基礎軟件開發氣力，導致編譯、操縱系統等基礎軟件開發者由于精神無限而無法兼顧多種指令集的優化，延緩自立生態的建設。近“我太過分了。希望這真的只是一場夢，而不是這一切都是一場夢。”幾年，隨著 RISC-V 基金會從american遷至瑞士，其管理架構發生嚴重變化，我國科研機構和企汽車零件業在 RISC-V 基金會理事會高級別會員的比例顯著進步。我國在 RISC-V 生態中的影響力日益增長，這為我國芯片產業的發展供給了新的機遇，以及開發新賽道的能夠性。建議：我國在今朝暫無成熟自立指令集架構的情況下，應捉住開源 RIS汽車零件貿易商C-V 架構興起的機遇，調整芯片領域技術路線和產業政策，Bentley零件適當聚焦 RISC-V 架構，加速發展中國芯片產業體系。
促進 RISC-V 在處理器教導領域的應用，培養芯片設計人才。芯片領域的創新門檻高、投進年夜，嚴重阻礙了領域創新研討。芯片設計及制造的多個環節都需求巨額的資金與大批的人力投進。這種高門檻導致人才儲備缺乏，是以若何能夠下降芯片設計門檻成為亟待解決的問題。RISC-V 的開源性下降了創新投進門檻，發展開源芯片/硬件成為中國培養設計人才的新發展形式。2019 年 8 月，中國科學院年夜學啟台北汽車零件動了“平生一芯”計劃，其目標是通過讓本科生設計處理器芯片并完成流片，培養具有扎實理論與實踐經驗的處理器芯片設計人才。該計劃是國內初次以流片為目標的教導計劃，由 5 位 2016 級本科生主導完成一款 64 位 RISC-V 處理器 SoC 芯片設計并實現流片。事實上，學生是 RISC-V 整個生態建設中不成或缺的氣力；包含上海科技年夜學在內的許多國內院校都在與企業一同培養人才，通過課程作業設計與企業研發相關聯，將Benz零件企業最新的技術及時引進課堂，充足發揮開源化的優勢。建議：國家教導治理機構應當積極推進 RISC-V 產學相結合的發展形式，培養更多芯片設計人才。
當局在鼎力支撐 RISC-V 發展的同時應對其堅持必定的警惕。RISC-V 雖然開源，但其最後的研發得益于american DARPA 的支撐。2020 年，基于持續保證對開源技術和軟件的支撐及規避能夠帶來的政治風險等諸多原因的綜合考量，RISC-V 基金會總部由american搬遷到瑞士。2021 年，Intel 公司提出以 20 億美元的收購 RISC-V 領域的明星公司 SiFive，引發業界擔憂。油氣分離器改良版該筆買賣能夠會像 NVIDIA 公司欲收購 ARM 而影響 ARM 的中福斯零件立性那樣，讓底本開源的 RISC-V 新增專利壁壘。建議：我國當局和業界應當堅持必定的危機感和警惕性，時刻關注 RISC-V 全球動態，疾速剖析能夠存在的影響并及時做出調整。
（《中國科學院院刊》供稿）
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