摘要：雖然中國芯片市場繁榮發(fā)展，但是不可忽視的是，仍存在大多數(shù)產(chǎn)品依賴進(jìn)口、缺乏核心技術(shù)等問題，因此，構(gòu)建我國自主知識產(chǎn)權(quán)芯片生態(tài)系統(tǒng)十分必要性并且勢在必行。在全球和中國產(chǎn)業(yè)的共同需求下，RISC-V逐漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。
文/樂川
集微網(wǎng)消息，近年來，中國芯片市場規(guī)模和市場結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化，設(shè)計(jì)業(yè)和制造業(yè)收入明顯上升。但是不可忽視的是，仍存在大多數(shù)產(chǎn)品依賴進(jìn)口、缺乏核心技術(shù)等問題，因此，構(gòu)建我國自主知識產(chǎn)權(quán)芯片生態(tài)系統(tǒng)十分必要性并且勢在必行。（本文主要觀點(diǎn)來自中國標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基金總經(jīng)理魏仝生的演講）
根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2017年中國集成電路產(chǎn)業(yè)增長迅速，市場規(guī)模達(dá)到5411.3億元，同比增長24.8%。
同時，集成電路行業(yè)的市場結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，設(shè)計(jì)業(yè)和制造業(yè)收入占比明顯上升。其中設(shè)計(jì)業(yè)從2009年的24.3%上升到2017年的38.3%，上升了14個百分點(diǎn)；制造業(yè)從2011年的22.3%上升到2017年的26.8%；封測業(yè)的收入比重則由2011年50.5%的巔峰降到目前的34.9%。
根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，全國共有設(shè)計(jì)企業(yè)約1380家，全年實(shí)現(xiàn)銷售額約1945.98億元，比2016年增長28.15%，比重再次大幅提高。可以看出，近幾年中國芯片設(shè)計(jì)行業(yè)銷售總額持續(xù)穩(wěn)定增長。
與此同時，中國集成電路制造業(yè)銷售額也迅速增長。自2014年以來，中國集成電路制造業(yè)加速發(fā)展，根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2017年全年銷售額達(dá)到1448.6億元，同比增長28.5%。值得注意的是在這一銷售數(shù)據(jù)中，包括了臺積電、三星、英特爾、海力士等國際廠商在中國大陸的銷售額。
在封測領(lǐng)域同樣充滿生機(jī)。近年來，本土封測企業(yè)的快速成長以及國外半導(dǎo)體公司向國內(nèi)大舉轉(zhuǎn)移封測能力，2017年國內(nèi)集成電路封測業(yè)同比增長20.1%，銷售規(guī)模達(dá)到1889.2億元。
雖然中國芯片市場繁榮發(fā)展，但是不可忽視的是，仍存在幾個問題。
首先是大量集成電路產(chǎn)品依賴進(jìn)口，對高端芯片的進(jìn)口依賴逐年增大。
我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和自身的市場需求極不匹配，國內(nèi)集成電路產(chǎn)能全球占比為7%，而市場需求則接近全球的1/3。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2017年我國進(jìn)口集成電路3770塊，同比增長10.1%，進(jìn)口金額2601.4億美元，同比增長14.6%。
相比之下，2017年全國進(jìn)口原油1623億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于進(jìn)口芯片價(jià)值。中國在半導(dǎo)體行業(yè)的花費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石油，由此產(chǎn)生的貿(mào)易逆差也創(chuàng)下了歷史新高，達(dá)到1932.6億美元，同比增長16.6%。此外，2017年中國貨物進(jìn)口總額為12.46萬億元，也就是說，集成電路進(jìn)口額占中國總進(jìn)口額比重高達(dá)14.1%。
其次，缺乏核心技術(shù)，安全無法保障，每年需要支付巨額的IP費(fèi)用。
從芯片的技術(shù)之爭來看，全球芯片制造業(yè)的核心技術(shù)長期被壟斷在英特爾、AMD、Arm等行業(yè)巨頭手中，國內(nèi)芯片企業(yè)從產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平、市場份額等方面都與國際領(lǐng)軍企業(yè)有較大差距。目前國內(nèi)芯片企業(yè)大都是基于國外企業(yè)提供的軟件系統(tǒng)和開發(fā)工具進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)開發(fā)，為此需要支付大量的IP費(fèi)用，并且存在巨大的數(shù)據(jù)安全隱患。
因此，構(gòu)建我國自主知識產(chǎn)權(quán)芯片生態(tài)系統(tǒng)十分必要性并且勢在必行。
構(gòu)建自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈
當(dāng)前全球正面臨人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)、車載電子系統(tǒng)等被稱為是下一個萬億級的市場，不僅有著巨大的機(jī)會，其細(xì)分化、碎片化的特質(zhì)要求更完善的服務(wù)、軟件與硬件的結(jié)合要求多元化的整合，集成電路的發(fā)展將從“單一技術(shù)創(chuàng)新”驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹夹g(shù)創(chuàng)新+應(yīng)用創(chuàng)新”雙驅(qū)動，“軟硬兼施”成為集成電路企業(yè)的必修課。它不是任何一家或幾家企業(yè)就能做好的，著眼于產(chǎn)業(yè)體系的可控性，誰取得生態(tài)系統(tǒng)的主導(dǎo)權(quán)，軟硬件企業(yè)就會跟誰走，產(chǎn)業(yè)體系就由誰來控制。
在全球產(chǎn)業(yè)和中國集成電路市場的需求下，RISC-V逐漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。
RISC-V的特性包括以下幾個方面：
1.對于指令集的使用完全開源，雖然不是第一個開源指令集，但它具有重要意義，因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)使它可以適用于現(xiàn)代計(jì)算設(shè)備（如云計(jì)算、高端智能手機(jī)和微小嵌入式系統(tǒng)）。
2.RISC-V基金會不會收取高額的授權(quán)費(fèi)，并且允許企業(yè)能夠完全擁有、添加到自有指令集進(jìn)行拓展，但不需要開放共享以實(shí)現(xiàn)差異化的發(fā)展。
3.架構(gòu)簡單，借由設(shè)計(jì)架構(gòu)的純熟，RISC-V基礎(chǔ)指令只有40多條，加上其他模塊和擴(kuò)展指令，總共有幾十條指令，大大降低直接應(yīng)用的門檻。
4.RISC-V同時提供詳細(xì)的特權(quán)指令與用戶級指令，讓開發(fā)者易于移植Unix、Linux系統(tǒng)至RISC-V平臺。
5.RISC-V在不同的部分能夠使用模塊將其組織在一起，試圖通過一套架構(gòu)滿足不同的應(yīng)用場景。
6.使用RISC-V來設(shè)計(jì)芯片，設(shè)計(jì)公司不需要擔(dān)心工具鏈的問題，RISC-V社區(qū)已提供完整的工具鏈，RISC-V基金會會持續(xù)維護(hù)其工具鏈。
推動建立國家指令集標(biāo)準(zhǔn)，打造中國芯
指令集是半導(dǎo)體芯片發(fā)展最重要的基礎(chǔ)，對CPU運(yùn)算進(jìn)行指導(dǎo)和優(yōu)化的硬程序。建立中國自己的標(biāo)準(zhǔn)和知識產(chǎn)權(quán)，擺脫向外國企業(yè)支付昂貴專利費(fèi)及限制技術(shù)發(fā)展的局面，同時也有利于促進(jìn)信息產(chǎn)業(yè)自主可控的發(fā)展。此本質(zhì)即打破國外芯片在整個指令集架構(gòu)上的壟斷，并防范國外芯片所隱藏的可能的安全后門。因此，自主可控首先要保證芯片的自主可控，而使用以RISC-V為指令集架構(gòu)為國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展即是創(chuàng)造自主且可控的信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，中國標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基金將作出以下舉措來推動RISC-V的發(fā)展：
成立“中國RISC-V自主知識產(chǎn)權(quán)發(fā)展聯(lián)盟”
成立中國RISC-V發(fā)展基金會
成立“RISC-V發(fā)展研究院”
推動RISC-F作為國家CPU指令集標(biāo)準(zhǔn)
建設(shè)自主研發(fā)生態(tài)系統(tǒng)
舉辦中國RISC-V論壇
結(jié)合政產(chǎn)學(xué)界成立“自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新示范基地”
中國芯人才培養(yǎng)工程-培育RISC-V人力資源
根據(jù)國內(nèi)人才調(diào)查顯示，為了迎頭趕上自動化系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)以及人工機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動的人才市場，大約有85%的芯片供應(yīng)商都需要新的人才類型。然而，其中有77%的業(yè)者都表示人才短缺，特別是電子工程師，尤其是芯片底層編譯驅(qū)動工程師、指令集編譯工程師等。
發(fā)展及培育RISC-V項(xiàng)目人才是極為重要且急迫的任務(wù)，包括以下工作:
與各地高校合作，落地“中國芯學(xué)院”培育RISC-V人力資源
人才培育及儲備需要有一套長期規(guī)劃與實(shí)施，國外科技學(xué)院雖多，但多為應(yīng)用層以上技術(shù)人才，對于芯片底層驅(qū)動及指令集技術(shù)人才還是不足。我們將與全國各高校形成階梯式培育計(jì)劃，廣招及儲備芯片RISC-V指令集人才。
地方政府結(jié)合當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)人力需求，扶持并支持RISC-V培訓(xùn)課程的推廣
RISC-V課程培訓(xùn)需要投入大量人力物力及財(cái)力，地方政府最了解當(dāng)?shù)馗咝＜捌髽I(yè)需求，故需要地方政府牽頭企業(yè)及RISC-V聯(lián)盟，制定課程方案及創(chuàng)造吸引人才條件環(huán)境，扶持RISC-V技術(shù)人才落地。
奠定芯片研發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)
開發(fā)指令集的成敗在于生態(tài)環(huán)境的建立與工具鏈的成熟，若有一套已完整工具鏈，對于建立完善生態(tài)系統(tǒng)是非常重要，有了完整生態(tài)系統(tǒng)，可加快研發(fā)及發(fā)展基于RISC-V的芯片系列。
寫在最后
RISC-V開源的特性、極簡的架構(gòu)與模塊化哲學(xué)，將給開發(fā)者帶來極大的便利。然而，相比Arm和英特爾x86，RISC-V現(xiàn)階段的一大短板就是生態(tài)不完善。一位業(yè)內(nèi)人士告訴集微網(wǎng)記者，研發(fā)是一回事，工程是一回事。假如產(chǎn)品出了bug，誰給你調(diào)試？出來的東西能不能用現(xiàn)在也不好說，風(fēng)險(xiǎn)不是一般的大。
從另一個角度來看，并不是每個公司都可以免費(fèi)的從RISC-V指令集架構(gòu)受益，因?yàn)樗鼘夹g(shù)水平，資金投入和時間的要求都不低。可以從第三方買，但一份價(jià)錢一份貨。另一位知情人士則對集微網(wǎng)記者透露，目前，第三方購買RISC-V的授權(quán)費(fèi)用在Arm的70%左右，目前主要用在一些消費(fèi)電子的通信應(yīng)用上，例如無人機(jī)芯片，因其對圖像、視頻的實(shí)時傳輸有所需求。
簡而言之，中國集成電路產(chǎn)業(yè)如果主動和積極的擁抱RISC-V生態(tài)好處不小。一方面，能擺脫國外的壟斷，實(shí)現(xiàn)處理器內(nèi)核的國產(chǎn)自主。另一方面由于RISC-V內(nèi)核的成本優(yōu)勢，將會幫助本土產(chǎn)業(yè)開發(fā)出更高的性價(jià)比的芯片。但是，風(fēng)險(xiǎn)和試錯成本也著實(shí)不小，能否成功，還得看產(chǎn)業(yè)、政府等各方的決心和毅力。