放眼全球市場，當前芯片指令集呈現出X86和ARM架構的雙寡頭格局，行業廠商大多只能在這二者之間選擇，但礙于ARM授權費用昂貴，傳統X86授權又過于復雜，業界一直期待在CPU架構領域能有更多選擇。
在這個過程中，也有越來越多的公司意識到，如果他們的未來和命運取決于其他人，那么其商業模式和戰略模式就會面臨更高的風險。
因此，憑借開源帶來的開放生態、靈活性和高度可定制性，RISC-V正在成為搭建計算生態的一種新選擇。
去年7月，RISC-V基金會就指出RISC-V架構芯片出貨量已突破100億顆，僅用12年就走完了傳統架構30年的發展歷程，預計2025年RISC-V架構芯片更有望突破800億顆。
不過，從RISC-V芯片當前應用領域來看，更多集中在低算力的MCU市場以及生態依賴性低的物聯網領域。
原因不難理解，一方面，因為物聯網的下游應用領域極度碎片化，無需大生態的搭建，生態豐富的X86和ARM架構無明顯優勢。同時，物聯網的嚴重碎片化、差異化導致了極高的成本敏感性，低成本、定制化的RISC-V架構優勢盡顯。
另一方面，計算“邊緣化”趨勢將更多AI和計算能力賦予邊緣設備，為SoC設計公司提出了更高的PPA要求，傳統的通用型MCU/MPU/CPU已經難以滿足不同應用場景和性能要求。RISC-V掀起了開源硬件和開放芯片設計的熱潮，現已得到全球很多大中企業、科研機構和初創公司的支持。
但目前，RISC-V在低端市場“互卷”的現狀正迎來轉機。
RISC-V正在中國落地生花
目前市場上超過100億個RISC-V核心中，一半來自中國。并且在RISC-V基金會的3180名會員當中，中國企業占比近一半。可見，在RISC-V領域，中國是一個非常重要的力量。
近年來，國內也涌現出了眾多RISC-V賽道的企業，平頭哥、芯來科技、芯原股份、兆易創新、賽昉科技、全志科技、晶心科技、先楫半導體、中科藍汛、泰凌微電子、進迭時空、沁恒微電子、啟英泰倫科技、睿思芯科、樂鑫科技、中微半導體、航順芯片、愛普特微電子、凌思微電子、國芯科技、芯昇科技、博流智能、納思達、晶視智能、方寸微電子...等等，包括IP內核與芯片設計等廠商在內，據統計，中國目前擁有上百家公司在關注RISC-V或以RISC-V指令集進行開發，積極布局RISC-V賽道。
其中，阿里平頭哥開發的玄鐵系列在物聯網芯片市場廣受認可，目前已在人工智能、網絡通訊、工業控制等30多個行業實現了商業落地，出貨量超過30億顆，是中國RISC-V領域影響力和市占率最大的處理器；中科藍訊藍牙SoC芯片累計出貨量已經超過10億顆，以50%以上的份額成為國內藍牙市場的翹楚...，國內RISC-V產品廣泛涵蓋MCU、語音處理器、視頻處理器、網絡處理器等諸多領域。
在不久前召開的“第六屆數字中國建設峰會云生態大會”期間，北京開源芯片研究院首席科學家包云崗表示，中美企業正在研發高性能RISC-V處理器，總體處于第一梯隊。國內初創企業數量遠大于美國，產品主要集中在MCU級。
然而，在物聯網領域大受追捧，并不意味著RISC-V無法進入更高性能要求的PC、數據中心和服務器市場。對于RISC-V來說，高性能領域是一個高價值的市場，有利于RISC-V產業的商業化發展，躋身高性能領域，是芯片架構走向主流的重要標志。
在這個過程中，業內正涌現出一批瞄準高性能RISC-V的廠商，將該架構應用從低端微處理器逐漸探入高性能計算領域，把RISC-V從嵌入式場景拓展到工業控制、自動駕駛、人工智能、通信、數據中心等場景。
同時，RISC-V國際基金會已成立數據中心工作組（Datacenter SIG）和高性能計算特別興趣小組（HPC SIG）。其中，數據中心工作組主要由谷歌、Ventana等組成，高性能計算特別興趣小組則由141名成員以及10名活躍的研究、學術和來自各種組織的工業成員組成，專注于促進高性能RISC-V處理器生態的發展。
筆者在此前文章《RISC-V沖向Arm新藍海》中詳細介紹了RISC-V架構應用從低端微處理器逐漸探入高性能計算領域，僅以幾家國內廠商和機構為例：
平頭哥半導體在2019年率先推出最高主頻達2.5GHz的玄鐵C910，突破了業界對RISC-V的性能想象。截至目前，平頭哥的RISC-V芯片已經形成C、E、R三大系列，可應用于包括AI、高性能計算，低功耗等應用領域。
中科院計算所在2019年就牽頭發起了“香山”高性能開源RISC-V處理器項目，2020年6月，香山處理器第一版“雁棲湖架構”正式發布；2022年5月26日，在2023年中關村論壇“RISC-V開源處理器芯片生態發展論壇”上，發布了第二版“南湖架構”的“香山”（南湖架構）開源高性能RISC-V處理器核，計劃2023年6月流片；目前第三版“昆明湖架構”也正在推進中。
此外，已有一批企業正在基于“香山”開發高端芯片，如AI芯片、服務器芯片、GPU等，有望于2025年取得集體突破。中科院計算所副所長包云崗表示，屆時我國企業有望在全球RISC-V新生態中取得領先優勢，打通芯片領域國內國外雙循環，實現我國高端處理器芯片產業自立自強。
芯來科技也是國內較早參與RISC-V CPU IP核研發的創業公司，基于RISC-V架構已經開發包括N、NX、UX三個系列的CPU IP產品及相關軟硬件解決方案，包括32位和64位架構，覆蓋從低功耗到高性能的各種應用需求。其中，目前性能最出色的UX900多核系列已經可以對標ARM Cortex A53、A55等內核的性能，在AloT邊緣計算、數據中心、網絡設備和基帶通信等領域都有出色的表現。
賽昉科技自研的高性能RISC-V處理器內核——昉·天樞已被諸多芯片客戶使用，被應用于HPC、數據中心、PC等場景。昉·天樞是當前可交付的最高性能的RISC-V處理器內核，性能對標Arm Cortex A76。在芯片方面，賽昉科技推出了全球首款面向PC應用的高性能RISC-V芯片昉·驚鴻8100。
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業界正在用行動證明，高性能不再是RISC-V的禁忌之地，向高性能發展是RISC-V發展的必然趨勢。
從國內廠商的投入力度或許也能夠體會到，RISC-V對中國芯片產業的重要價值。
中國工程院院士倪光南曾多次公開表示，RISC-V免費、開源的特點使得我國有了和全球一起起跑的機遇，有利于我國突破西方限制，實現自主可控。中國芯片產業和整個芯片生態將會越來越多地聚焦于RISC-V架構，中國的巨大市場將成為支撐RISC-V的重要基地。
有業內專家表示，中國發展RISC-V具備很明顯的優勢：首先是一個巨量的市場做支撐，有足夠豐富的應用場景能夠充分發揮RISC-V的多樣性；有大規模的計算機工程師團隊和專業人才；更加獨特的優勢在于，我們沒有國外一些老牌廠商和機構的歷史包袱，沒有它們已經存在的商業利益或者技能上的慣性，使我們有機會從一個全新的視角、一個全新的架構下面去做一些開創性工作。
不過，優勢背后，相應的劣勢就是中國在很多技術領域沒有國外巨頭在歷史上積累的豐富經驗。同時，在高端核心人才儲備上也沒有像國外處理器、基礎軟件巨頭那么多。可能在專利等知識產權方面也存在一定差距。
但無論怎樣，隨著半導體市場進入一個新的階段，中國半導體行業需要抓住一切機遇，RISC-V對于中國的半導體企業來說是一個難得的機會。
RISC-V，持續向高端市場邁進
與此同時，由于云計算、AI技術的日漸風靡，互聯網巨頭掌握了數據中心的市場話語權，依靠亞馬遜、微軟等巨頭的鼎力支持，ARM得以在服務器市場打開局面。然而這些互聯網巨頭并不愿意被處理器廠商所牽制，希望能夠做到指令集架構中立，X86和ARM都不能完全滿足它們的需求。
因此，RISC-V進入數據中心市場似乎將成為必然的結果。再加上大量初創公司和行業巨頭在高性能處理器內核和制造領域的努力，RISC-V指令集架構的開源化與中立化的過程，顯然會比ARM的崛起更快一些。
除了上述國內廠商在向高性能RISC-V應用探索之外，國外企業也正在進行積極的嘗試。例如，SiFive發布了Performance系列高性能應用處理器；Ventana開發了面向數據中心的多核 RISC-V小芯片Veyron V1；以及MIPS公司宣稱放棄自研架構而押注RISC-V，目前MIPS正在利用其經過硅驗證的CPU技術來加速RISC-V在數據中心等高性能應用中的采用；英特爾宣布開放基于7nm的SiFive IP代工業務；Imagination推出RISC-V CPU IP——Catapult系列為異構計算鋪路；Mobileye推出EyeQ Ultra在芯片中配備12個RISC-V內核和神經網絡加速器...
近年來，行業發生的一系列“事件”似乎都在為RISC-V向高端進階按下加速鍵。
RISC-V正在向更先進的制造工藝、更強勁的性能、更高端的應用持續演進，在高端服務器領域，RISC-V未來增勢一片大好。被奉為科技投資“圣經”的ARK Big Ideas系列年度報告中預測，ARM+RISC-V的組合所占據的服務器市場份額，將從2020年的零，增加到2030年的71%；同時，ARM和RISC-V可能會在“云”業務領域取代英特爾X86，預計到2030年，CPU收入將達到190億美元、服務器收入達到1000億美元，合計市場規模年復合增長率達45%，可見其市場前景廣闊。
Meta自研RISC-V AI芯片
近日，Meta打造自主研發的RISC-V AI推理芯片MTIA v1，再次把RISC-V推向受關注的焦點。
生成式AI是機器學習領域的最新進展之一，因此，支持生成式AI或將成為RISC-V芯片發展的一大里程碑。
在過去十年左右的時間里，Meta花費了數十億美元來招募頂級數據科學家并構建新型人工智能，一直在努力將其許多雄心勃勃的AI研究創新轉化為產品，尤其是在生成式AI方面。
直到2022年，Meta主要使用CPU和專為加速AI算法而設計的定制芯片的組合來運行其AI工作負載，但CPU在處理這類任務時的效率往往低于GPU。因此，Meta取消了計劃于2022年大規模推出定制芯片的計劃，轉而訂購了價值數十億美元的Nvidia GPU，這需要對其多個數據中心進行重大重新設計。
為了扭轉局面，Meta計劃開始開發更具雄心的內部芯片，并于近日公布了其AI訓練與推理芯片項目。Meta將新芯片稱為Meta Training and Inference Accelerator，簡稱MTIA，并將其描述為加速AI訓練和推理工作負載的芯片“家族”的一部分。據了解，與GPU相比，MTIA在全連接層上的每瓦性能最高可達兩倍，該芯片計劃將于2025年推出。
值得注意的是，Meta在5月初收購了英國AI芯片獨角獸Graphcore的AI網絡技術團隊。Graphcore創始人Nigel Toon曾公開表示，Graphcore不屬于CPU、GPU和ASIC中的任何一類，而是一款全新的專為AI加速而生的處理器，既有極高的運算能力以處理高性能計算業務，又和GPU一樣可編程，以滿足不同的場景需求。
如今，像Meta一樣，很多云計算、人工智能公司也逐漸開始基于RISC-V開發芯片。在云數據中心領域，指令集架構一般被期待用于解決高性能、高效能問題。
一個典型的例子就是Esperanto公司創造了第一個高性能 RISC-V AI處理器——ET-SoC-1 ML推理芯片，該芯片利用RISC-V創建了一個定制的1000多個核心系統，專門用于數據中心推理，加速許多可并行化的工作負載，旨在與AI推薦系統中強大的GPU處理器競爭。
另一家初創公司Ventana Microsystems也開發了面向數據中心的多核RISC-V小芯片——Veyron V1。值得一提的是，Veyron V1采用了類似AMD EPYC處理器那樣的Chiplet設計。Vnetana表示，Veyron V1支持高性能并行Die to Die互連，擁有低延遲和低功耗，高度可擴展等特性。Ventana表示，其I/O總線延遲可以低至7ns，其緩存一致性架構也可提高工作效率，Chiplet設計也使得其更具可組合性。
有行業專家表示，RISC-V最有機會發力的領域是AI和機器學習，RISC-V架構將從AI專用芯片切入，逐步擴展至通用芯片。當前，隨著生成式AI領域的發展，業界將進一步加速行業對RISC-V的評估，對RISC-V日益增長的興趣標志著半導體行業的一個重要轉折點。
“硅仙人”Jim Keller：RISC-V未來必勝
大約兩年前，隨著Jim Keller的加入，Tenstorrent公司一躍成為人們關注的焦點。在兩年內，該公司招募了一批頂尖工程師，為數據中心級AI/ML解決方案和系統開發高性能RISC-V內核。開發團隊的成就包括全球首個8位RISC-V通用CPU內核，以及可用于AI和HPC應用的高性能系統硬件架構。
對于為什么選擇開發RISC-V CPU？Tenstorrent稱，X86和ARM都是由商業公司控制，這限制了創新的步伐。而RISC-V是一個開源ISA，因此使用它進行創新更容易、更快速，尤其是在涉及新興和快速開發的AI解決方案時。
Tenstorrent目前有五種不同的RISC-V CPU核心IP——具有2/3/4/6/8位解碼，用于其自己的處理器或許可給感興趣的其他公司。
據悉，今年晚些時候，Tenstorrent計劃推出其第一個獨立的CPU+ML解決方案，結合了24個SiFive X280 RISC-V內核和多個第三代Tensix內核；明年，Tenstorrent將發布其終極產品——名為Grendel的多小芯片解決方案，該解決方案具有自己的Ascalon通用內核，具有自己的RISC-V微架構，具有八位解碼器以及用于ML工作負載的基于Tensix的小芯片。
能看到，Tenstorrent有一個全面的路線圖，包括基于RISC-V的高性能CPU小芯片和先進的AI加速器小芯片，它們有望為機器學習提供功能強大的解決方案。AI和HPC是有望實現爆炸式增長的主要大趨勢，提供AI加速器和高性能CPU內核似乎是一種非常靈活的商業模式。
當Jim Keller堅定看好RISC-V，甚至為此而拋棄“硅谷游俠”的身份開始創業，這使得一些完全不看好RISC-V的公司，也開始重新考慮這個指令集架構的未來前景。
在去年的RISC-V峰會上，隨著谷歌宣布Android支持RISC-V指令集，RISC-V應用場景正式從低功耗物聯網向更復雜的手機、服務器等應用領域拓展。
RISC-V芯片加速上車
除了在AI和數據中心領域的探索之外，無論是在核心層面還是芯片層面，RISC-V都已經有進軍汽車領域的消息。現階段，部分國內外企業正在瞄準RISC-V在汽車領域的應用，加快推動RISC-V上車。
2022年年初，英特爾在CES 2022上推出了專為自動駕駛打造的Mobileye EyeQ Ultra系統集成芯片。值得一提的是，Mobileye EyeQ Ultra不包含任何X86內核，而是擁有12個RISC-V 內核、ARM GPU和DSP。
去年3月，RISC-V芯片設計廠商SiFive宣布推出三款車規級內核，以滿足信息娛樂、駕駛艙、互聯性、ADAS和電氣化等當前和未來應用的關鍵需求。
提供領先的RISC-V處理器IP和高級處理器設計工具的Codasip也將汽車領域作為重要方向，正在投入大量精力和資金，以確保開發人員對RISC-V處理器IP的質量充滿信心。
近幾年，國內助推RISC-V架構上車的廠商也如雨后春筍般不斷涌現，為車用芯片市場帶來新的選擇。芯來科技的CPU IP產品在ASIL-B和ASIL-D車規功能安全上做了一些安全機制的實現，與產業鏈廠商一起打造車規級產品；國內MCU廠商愛普特也與阿里平頭哥進一步達成深度合作，計劃推出RISC-V芯片系列產品，主要面向的領域也包括車載領域；凌思微電子基于RISC-V架構和BLE5.0/1規范的車規級無線MCU系列產品，主要應用于車身控制、即時通信、車載娛樂等方面。
芯來科技有限公司CEO彭劍英曾在接受采訪時表示，RISC-V架構是智能汽車“大腦”的最優解之一。當前，國內外企業在推動RISC-V上車方面基本上處在同一起跑線。基于RISC-V架構的開放性能夠大大增強各汽車芯片廠商的專有特性實現，豐富各種產品形態。
但RISC-V上車還面臨軟件生態的門檻，如果沒有完善的工具鏈，健全軟件生態，基于RISC-V實現的芯片很難在具體應用場景中發揮作用。目前各家RISC-V CPU IP廠商以及軟生態廠商都在積極投入車規級產品的軟硬一體化布局。盡管RISC-V架構上車的周期可能會比較長，也面臨著一些不容忽視的挑戰，但RISC-V上車仍然擁有光明的市場前景。
德勤預測，預計到2025年，基于RISC-V技術的芯片銷量在汽車領域的可服務市場有望達到29億個。
倪光南院士此前就明確表示，在智能網聯汽車時代，無數種場景的應用紛紛涌現，人們將迎來“需求定義軟件、軟件定義硬件”的時代。而RISC-V能很好地滿足“需求定義軟件、軟件定義硬件”的時代需求，是智能網聯車芯片的理想選擇。
RISC-V架構的Chiplet，迎來機遇
千篇一律的處理器架構時代已經一去不復返了，因為摩爾定律的放緩迫使工程師們針對特定領域的工作負載優化他們的設計。
基于小芯片（Chiplet）的設計有望降低開發成本并加快上市時間，但Chiplet一直是大型芯片供應商的專屬。例如AMD在其臺式機PC和服務器處理器中都采用了小芯片；英特爾和Marvell也發布了基于Chiplet的產品。然而，幾乎所有此類設計都使用內部專門設計的小芯片，這種情況將Chiplet的采用限制在擁有設計完整處理器資源的公司。
如今行業正在構建一個生態系統，旨在實現結合采用不同工藝節點的第三方小芯片的設計。與此同時，RISC-V正在通過其開源模型實現更大的CPU創新。這一趨勢為RISC-V 小芯片供應商創造了機會。
上面提到的Veyron V1就采用了類似AMD EPYC處理器那樣的Chiplet設計，允許客戶從Vnetana購買CPU、IO模塊，然后跟自己的加速器IP進行集成，最后成為一個完整的芯片，降低工程成本并縮短上市時間。與之相比，Ventana選擇了開放且可擴展的RISC-V指令集，消除了許可障礙并促進了開放式創新。
然而，基于Chiplet的設計民主化需要標準化裸片到裸片 (D2D) 互連，以便多個客戶可以集成第三方小芯片。否則，每個小芯片仍然是特定于客戶的，從而降低了分解設計的經濟優勢。
對于Die to Die互連，Ventana計劃同時支持Intel、AMD、NVIDIA、Arm等支持的BoW和UCIe標準。此外，Ventana還從十幾個IP/chiplet 合作伙伴那里獲得了支持，為基于小芯片的解決方案提供交鑰匙解決方案，以及強大的SDK，包括固件、BIOS、操作系統、存儲和網絡參考應用程序以及BMC。
因此，Vnetana允許客戶從他那里購買其CPU、I/O模塊，可以跟客戶自己的加速器IP整合形成自己的芯片。Vnetana表示，客戶選擇Ventana的CPU、I/O模塊來設計自己的SoC可以縮短兩年的開發時間，并節省大量的研發費用。
一旦Ventana證明了其計算小芯片可以提供已知良好的裸片，客戶只需購買或開發I/O集線器小芯片即可完成處理器設計。Chiplet方法降低了客戶的流片成本，減少了非經常性開支和驗證工作。許多I/O集線器功能都可以作為現成的IP使用，從而縮短了設計時間。
綜合來看，無論是X86還是ARM架構，都是在新興市場和新興應用中成長起來的。RISC-V也要找到突破口，形成規模化應用的示范效應，再逐漸向更多的領域擴展，然后形成一個“滾雪球”似的生態循環。
回溯發展歷程，RISC-V在初步證明其商業化可用的路上發展速度非常快。在IoT市場站穩腳跟后，正在往更高性能、更加縱深的方向去發展。
不難理解，一個新架構要深入到原有市場，往往都是遵循“從低到高”滲透，比如IoT-智能機-PC-服務器這種路線。
只不過RISC-V可能會略有區別。有專家表示，由于C端用戶數量龐大，對于軟件完備度要求很高，因此需要體驗足夠好才能實現。但服務器市場則由于應用相對少，相對會比C端更具進入機會價值，也更具可替代性。
其次，由于服務器的相對軟件棧寬度要略窄一些，解決幾個軟件問題就可以突破市場。因此， RISC-V可能會更先滲透到服務器領域，但能走多遠很大程度上取決于生態里合作伙伴的能力和努力。
針對具體應用領域采用RISC-V的時間點，平頭哥半導體副總裁孟建熠認為，整體趨勢是從簡單到復雜逐步鋪開，規模（中低端）和標桿（高端）應用對于RISC-V都很重要。往上走是要證明RISC-V的能力，往下走是為了迅速讓RISC-V真正用起來。“預計五年左右，基本在各個領域都能看到RISC-V的落地。車規應用在一到兩年的時間就會落地，在數據中心上應用的時間會稍微晚一點。”
RISC-V仍需直面挑戰
如果說穩定性是RISC-V的安身之本，開放性是RISC-V的生命力，那么，向高性能領域邁進就是RISC-V的競爭力所在。
在高性能計算領域，RISC-V具備兩大優勢：首先，RISC-V設計了多種用于任務加速的指令集擴展，可以實現向量計算、加解密等任務的加速，有較高的計算性能；其次，RISC-V簡潔的特性，可以降低芯片的功耗，提升效能。
但我們也必須承認，X86、ARM架構在數十年的積淀之后，在各自優勢領域的布局已相當成熟，且難度大、門檻高，RISC-V要在移動CPU和高性能CPU市場和ARM、X86競爭，無異于“虎口奪食”，還有很長的路要走。這是RISC-V作為后來者避無可避的現狀。
在RISC-V拓展高性能市場的過程中，平頭哥半導體副總裁孟建熠此前在接受筆者采訪時表示：“數據中心肯定是RISC-V接下來非常重要的一個方向，RISC-V基金會目前也正在把數據中心作為一個很重要的方向在推進。但要往高性能發展，處理器首先本身要在性能上有突破，需要投入大量的研發精力和資金投入；其次，往高性能走，處理器的穩定性也非常重要。上層軟件棧越厚，軟件與硬件的協同優化就越困難，必須要求足夠的硬件穩定性來適配更復雜的應用場景。”
而對于RISC-V向高性能領域發展在軟件上的挑戰，中國科學院軟件研究所總工程師武延軍指出，目前有很多核心的基礎軟件還沒有很好的跑在RISC-V平臺上。這里可能會有指令集規范還不成熟的問題，但更多的是這些基礎軟件包之前都是在X86和ARM上面去跑，從維護者、社區的角度，還沒有把RISC-V當成Tier-1或者First-Class-Citizen度去對待。這里面有理念問題，有投入問題，也有商業利益回報問題。
雖然芯片和應用層面已經在逐步推進，但真正要向“高地”發起沖鋒，RISC-V在工具鏈、生態層面要做的功課遠超ARM。
基礎軟件的意義是避免生態碎片化，避免大家在同樣的指令集架構下還去重復“造輪子”。因此在一些基礎的編譯工具鏈、操作系統，比如GCC/LLVM，Linux等，希望整個行業能夠合力去共同打造，而不是說每個RISC-V處理器廠家都要自己做一套，這其實是一個很大的浪費。
另外，無論是X86、ARM，還是早期市場上的MIPS、PowerPC等芯片架構，決定競爭成敗的都不僅是產品性能本身，還包括是否具有豐富的上層應用，以及高效的軟硬協同。
生態，依舊是RISC-V未來發展過程中繞不開的重要挑戰。
對于RISC-V未來的生態發展趨勢，無論是IoT市場的規模化應用，還是高性能領域的未來潛力，RISC-V這個新興架構吸引著全球眾多參與者積極投入。國內外各大科技公司正大力布局RISC-V架構，通過這款開源、精簡的架構平臺，設計出所需的芯片產品，或者通過RISC-V延伸出其它的生態系統。不管是軟件還是硬件，RISC-V的適配能力正逐步擴大。
展望未來，RISC-V與ARM和X86將會在競爭過程中逐漸找到適合自己的定位，不斷融合、互相借鑒、長期共存，形成“三分天下”的局面，在各自擅長的領域發揮優勢。