2021 年 6 月，英特尔宣布与 RISC-V 处理器内核（针对 CPU 和协处理器）提供商 SiFive 合作，打造片上系统 (SoC) 开发平台 Horse Creek。英特尔将使用 SiFive 最高性能的 RISC-V 处理器内核 P550，并将 DDR 和 PCIe 等英特尔的其它半导体知识产权 (IP) 融入到设计中。Horse Creek 将使用英特尔即将推出的 7nm 工艺，这使其成为英特尔的首款 7nm 产品。这是对 RISC-V 架构潜力的极大认可，并将进一步推动 RISC-V 架构用于数据中心、高性能计算 (HPC)、客户端计算和其它的无数行业。其它芯片供应商，如微芯、西部数据、华为和一些芯片界 “新贵” 已经在产品路线图中采用了 RISC-V 架构。到 2020 年底，SiFive 已赢得 80 多家公司的 200 多个设计订单。
随着受欢迎程度和采用率的提升，RISC-V 会成为下一代 CPU 的首选架构吗？未来 RISC-V 是否会像主导服务器操作系统的 Linux 一样，成为主导的 CPU 架构？
开放、现代的 RISC-V 架构
RISC-V 指令集架构 (ISA) 诞生于美国加州大学伯克利分校，其发展至今将近十年之久。该 ISA 规范于 2011 年作为开源规范发布，支持 32、64 和 128 位 CPU。2015 年， 原作者放弃了自身权利，转而由新成立的 RISC-V 基金会拥有、维护和发布与 RISC-V 相关的知识产权。但在 2019 年， RISC-V 基金会因为担忧美国的贸易法规而搬到了瑞士，并更名为 RISC-V International。RSIC-V International 的主要成员包括阿里巴巴、华为、中兴通讯和西部数据，战略成员包括谷歌、IBM、英伟达、高通、三星和恩智浦。
RISC-V ISA 的开发人员认为，一个开放的 ISA 将为处理器设计提供一个真实、自由、开放的市场，从而实现以下好处：
通过由更多设计者参与的自由市场竞争促进大量的创新产生，包括 ISA 的开放实现（相对专有实现而言）。共享开放处理器内核设计，通过设计复用缩短上市时间和降低成本，并且因为有许多设计者参与，这减少了设计上的错误。此外，因为设计的透明性，政府机构设置秘密后门变得更加艰难。处理器价格能够被更多终端所接受，这有助于拓展物联网 (IoT) 市场。作为一款新的 ISA，RISC-V 的创作者们更加了解计算市场格局的演进，并且有机会避免现有架构的不足之处。为了维持稳定的软件基础并为设计者提供灵活性，RISC-V 采用了模块化的基础 + 扩展模式。基础指令集中只包含 47 条指令。针对特定应用的扩展作为插件添加到基础指令集中，这有助于减少导致 ISA“膨胀” 的旧指令。考虑到物联网终端的成本敏感性和内存限制，RISC-V 还使用压缩指令集编码。提供 128 位内存寻址目前看来似乎不大会成功，但它在十年内可能会取得成功，因为至少超大规模（hyperscale）云服务提供商将会以艾字节计算存储容量。
RISC-V 正在兴起
当前的市场整合、地缘政治优先事项和物联网终端的激增表明 RISC-V 的作者们提出的目标越来越重要。事实上，这些目标正大力推动 RISC-V 得到更广泛地采用。在数据中心，服务器越来越以业务负载为中心，并且激增了大量的应用专用处理器来加速业务负载和提高效率。芯片更加多样化也为各种处理器架构创造了更多机会。
鉴于英伟达即将收购 Arm，人们担心美国会垄断 CPU 技术公司。英特尔、AMD、IBM 和英伟达都是美国公司，国家之间的地缘政治或贸易紧张局势可能会对国家的技术主权产生不利影响。因此，欧盟和中国正着眼于通过 RISC-V 推动计算技术主权。
在欧洲，RISC-V 在欧洲处理器计划 (EPI) 的推动下获得了巨大的发展势头。巴塞罗那超级计算中心正在主导 eProcessor 项目，旨在构建高性能乱序 RISC-V ISA 处理器来用于 HPC 用例。该项目更广泛的目标是创建一个基于 RISC-V 架构的开源全栈生态（包括软件和硬件）。该项目的合作者包括芯片设计公司 Cortus、Thales 集团和 Exascale Performance Systems。2020 年，EPI 构建出一个用于高效浮点计算的 4096 核 RISC-V 小芯片原型 Manticore。设计师表示，与其它商用 CPU 和 GPU 相比，该处理器执行浮点密集型业务负载的能效是前者的五倍。
在俄罗斯，服务器制造商 Yadro、芯片设计公司 Syntacore 与技术投资公司 Rostec 达成合作，致力于为单板计算机、平板电脑和工作站等用例构建基于 RISC-V 的新 CPU。它们的产品路线图包括具有四个 RISC-V 内核（时钟频率为 1.5GHz）的 12nm SoC、时钟频率在 1.5GHz 和 2GHz 之间的功率优化的八核处理器以及时钟频率在 2.5GHz 和 3GHz 之间的 64 核处理器，最初采用 12nm 制造工艺，之后转变为 7nm。
在亚太地区，中国正在引领 RISC-V 技术的发展，在处理器技术方面努力实现自力更生。去年年底，中国半导体供应商赛昉科技发布了名为天枢的 64 位 RISC-V CPU，从而用于高性能计算和数据中心业务负载。天枢是一款时钟频率为 3.5Ghz 的乱序处理器，采用台积电 7nm 工艺打造。它支持乱序超标量 RVV 1.0 版本扩展指令，这是 HPC 急需的功能。天枢 CPU 还具有硬件虚拟化功能，并且支持 KVM 等虚拟化软件。尽管天枢 CPU 还处于早期验证阶段，但赛昉科技已经与许多客户签约，其中包括服务器供应商 H3C 的子公司 H3C Semiconductor Technology。赛昉科技还发布了一款基于 RISC-V 的 AI 协处理器，名为惊鸿 7100，针对图像处理业务负载。另一家中国 CPU 供应商龙芯中科技术公司也在开发基于 RISC-V 的高性能 CPU 来用于 HPC，该公司基于 MIPS 的 CPU 已在中国用于许多 HPC 系统。
还有许多中国供应商正在开发基于 RISC-V 的协处理器来用于机器学习等 AI 业务负载。
近日，北京微芯区块链与边缘计算研究院发布了基于 RISC-V 的 96 核区块链加速专用协处理器。这款协处理器将部署在长安链协作网络中，这是一个拥有超过 100 万个节点、每秒处理交易峰值突破 100 万笔的大规模区块链网络。阿里巴巴旗下半导体公司平头哥推出了一款名为玄铁 910 的 RISC-V SoC。玄铁 910 有 16 个基于 RISC-V 的 64 位内核，时钟频率在 2.0GHz 到 2.5GHz 之间。这款 CPU 采用了台积电 12nm 鳍式场效应晶体管 (FinFET) 制造工艺。平头哥还与另一家中国半导体公司全志科技合作来实现玄铁 910 CPU 的商用。去年，上海 RISC-V CPU 设计公司芯来科技获得来自国有的中国电子科技集团和智能手机制造商小米的 1550 万美元投资，以期推动其 RISC-V CPU 的发布。中国也在大力投资构建 RISC-V 处理器的软件生态。中科院软件研究所宣布正专注于针对 RISC-V 处理器移植和优化 Linux 发行版。随着中国着眼于减少对 Arm 和 x86 CPU 的依赖，预计基于 RISC-V 的成熟 Linux 笔记本电脑将在明年年底上市。阿里云正在使其专有操作系统飞天与基于 RISC-V 等架构的处理器兼容。
中国台湾和韩国等亚洲地区 / 国家也在大力支持 RISC-V 计划。台湾 RISC-V 联盟得到联发科、力晶、安第斯科技等公司的支持。该组织旨在通过产学研合作将 RISC-V 开放架构引入台湾。在韩国，三星和 SK Hynix 投资了 SiFive，并且正在研发多款 RISC-V 处理器。三星已经在其 5G 无线电设备中使用 RISC-V SoC，并计划开发 RISC-V 协处理器来加速人工智能 (AI) 计算。
北美也对 RISC-V 很感兴趣。
SiFive 由 RISC-V 的发明者创立，总部位于旧金山，并且获得了 Intel Capital、Qualcomm ventures 和西部数据的投资。SiFive 的客户包括谷歌、英伟达、特斯拉、高通、微芯、Marvell 和 Oculus。西部数据和希捷的存储控制器中已经采用了 RISC-V 内核。谷歌正在其 OpenTitan 项目中利用 RISC-V，该项目旨在通过硅芯片信任根 (RoT) 提高计算的安全性，并防御 Spectre 和 Meltdown 等安全威胁。4 月，AI CPU 初创公司 Tenstorrent 宣布，其新款 SoC 将使用 SiFive 的 64 位 RISC-V 内核 X280，该内核集成了 512 位宽的 RISC-V 矢量扩展（RVV）。这是对 RISC-V 架构的极大认可，因为 Tenstorrent 的创始人 Jim Keller 和 Ljubisa Bajic 均为 CPU 行业资深人士。Jim 曾在多家公司领导研发，包括在 AMD 主导研发 EPYC CPU，在苹果公司开发定制 CPU ，并在特斯拉负责研发自动驾驶汽车定制芯片。当前，随着英特尔的 Horse Creek 采用 RISC-V 架构，该 ISA 正获得成为未来架构的又一个强大推动力。使 CPU 开发普及化
RISC-V ISA 最大的优势之一是开源。这使它立即吸引了世界各地大学和学术机构的注意。尽管还有其它开源 ISA，例如 SPARC V8 或 OpenRISC，但它们的设计更加复杂并且具有分支延迟。该行业与学术界在 RISC-V 方面的合作正在促进创新并构建强大的 RISC-V 软件生态，其中包括模拟器、用于配置和验证的电子设计自动化 (EDA) 工具、编译器、引导加载程序、操作系统、管理程序、其它集成开发环境 (IDE) 和软件开发工具包 (SDK)。这些工具的可用性和开源合作者正在加速推进 RISC-V CPU 项目并缩短产品开发周期。中科院的 “香山”RISC-V 开源处理器不到八个月就进入流片阶段 ─ 该处理器旨在与 8 核 ARM Cortex-A76 处理器具有类似性能。
围绕 RSIC-V 的半导体 IP 和 EDA 工具市场也在蓬勃发展。EDA 工具供应商 Micro Magic 宣布，其使用 16nm FinFET 工艺制造的超低功耗 64 位 RISC-V 内核在 1Ghz 时钟频率下仅消耗 10mW。该供应商表示其处理器内核可以以 5GHz 的时钟频率运行，同时保持极低的功耗。此外， Andes、Bluespec、Cloudbear、Codasip、Cortus 和 Syntacore 等许多供应商都在提供定制的商用 IP 内核和集成工具，这形成了一个 RISC-V 硬件生态。这使处理器能够轻松配置一般性参数（即核心数、缓存大小）并通过自定义 RTL (寄存器传输级) Block 加以扩展。因此，现有的设计工具已经足以支持 RISC-V 架构，不需要添加任何专用元素。
结论：RISC 变得越来越受欢迎
对于新的 CPU 架构，可能需要花费一定的时间和大量精力来为各类业务负载创建一个强大的生态，其中包括芯片供应商、硬件供应商、固件、操作系统和应用软件。但我们看到的市场趋势是，越来越多的计算能力被当作一种服务来消费。这使服务提供商有机会为特定业务负载部署高度优化的硬件，而软件层则能够掩盖底层硬件的复杂性。为了使计算可持续和高效，服务提供商正对芯片层进行优化。这对 RISC-V 来说是一个巨大的机会。苹果 M1 芯片实现的 CPU 架构迁移将是云服务提供商效仿的一个很好的例子。
短期内，我们将看到针对高度应用特定型业务负载的 RISC-V 处理器，例如 HPC、AI 协处理器、存储控制器和网络数据包处理器。但欧洲和中国将 RISC-V 引入服务器和个人计算领域的一些举措似乎很有发展前景。毫无疑问，RISC-V 要与 x86、Arm 甚至 Power 平起平坐还有很长的路要走。但我们看到，这个已有 6 年历史的架构拥有强大的行业采用前景和发展势头，并且如果这一趋势持续下去，那么在未来六到七年，RISC-V 可能会成为服务器 CPU 的主流架构。
