ARM霸權江山不保?晶心領軍開源指令集RISC-V趁勢而起

2019.03.15 by
翁書婷
晶心科技
若把ARM譬喻成一個帝國,那現在正處於「民心思變」的革命時代,吹響革命號角的正是開源架構RISC-V,台廠晶心扮演重要角色。

ARM架構在手機領域市占超過99%,在數據機、車用訊息設備與可穿戴設備等也超過90%,其霸主地位,讓軟銀在2016年以243億英鎊(約新台幣9,963億元)併購ARM。不過,如果把ARM譬喻成一個帝國,現正處於「民心思變」的革命時代,吹響革命號角的是開源架構RISC-V,而台廠晶心則扮演重要角色。

晶心是第一個採用RISC-V的主流CPU IP公司

晶心是台灣第一家成功商業化的處理器IP授權公司,在CPU IP全球排名第五大,在亞洲只有輸給ARM。

晶心也是第一個採用RISC-V的主流CPU IP公司。RISC是精簡指令集(Reduced Instruction Set Computing)的縮寫,源起1980年代,是中央處理器的一種設計架構,將電腦運算指令數量減少,讓CPU架構在設計上能更為簡化。代表第五代的RISC-V(讀音Five),2010年起源加州大學柏克萊分校。RISC-V的特性為,「開源免費、可模組化與指令數簡潔」,被視為Intel x86架構與ARM架構之外的其他選擇。

早有不少業者希望推出開源指令集與ARM抗衡,RISC-V並非第一,但此前以RISC為架構的Sparc、Power、MIPS等開源指令集都沒能成「氣候」,RISC-V熱潮備受期待。

另一方面,中國因為中美貿易,對「自主自控」晶片有強烈需求,因此從政府到民間都對RISC-V躍躍欲試。

晶心抓住這股浪潮,準備趁勢而起侵吞ARM版圖。

就是要搶下ARM市占

晶心科技總經理林志明
晶心科技

談起晶心策略,晶心科技總經理林志明很明白地說,「我們最大競爭者就是ARM,策略的目的就是要搶下ARM市占,搶回來大家一起分,因此我們著重在社群合作取得目標。」

「打造除了ARM以外的選擇,一直都是晶心在做的事,以前晶心單打獨鬥,現在是打團體戰,我們把全球生態圈,當作自己的生態圈在經營,晶心就是規格制定者,以取得更多世界級客戶認可。」林志明指出。

晶心自有指令集架構產品,從2006年開始銷售,一直到2010年每年的合約數才超過兩位數,但是採用RISC-V為基礎指令集的V5架構,從2017年底推出第一個新產品到2018年的授權合約就到達18份,成長力道相當驚人。

有捨才有得:採用RISC-V,攻高階CPU市場

晶心決策速度非常快。2015年底RISC-V基金會甫成立,隔年晶心就加入基金會成為創始會員,並且投入核心、編譯器與軟體開發開發工具的研發,而也在此時,晶心做了一個很重要的大轉折:除了原有的自家架構產品AndeStar V3,也新增採用RISC-V架構的AndeStar V5。

AndeStar V5以RISC-V為基礎架構,晶心則扮演擴充架構的角色(AndeStar V5= RISC-V + 晶心擴充指令架構)使得以開放、模組化及可擴充的RISC-V指令集正式進入主流SoC界。

晶心的大膽擁抱RISC-V與兩者架構相近轉換成本不高有關。「晶心和RISC-V兩者精神上很接近,轉換包袱不大。」林志明舉例,以晶心的AndeStar V3來說,設計理念很接近RISC-V,因為V3允許廠商自己加指令,ARM則沒有增加空間。

晶心的AndeStar V3設計理念很接近RISC-V。
晶心科技

不過,擁抱開源看似容易,實質不然。「採用RISC-V對晶心來說,有好有壞,但有捨才有得 。」林志明說。在壞處方面,就是低階的CPU IP市場競爭將會愈加激烈,「架構開放後,許多小型公司都能設計,但這類公司資源有限,縮限在低階產品,因此低階CPU市場會變亂。」林志明指出。

不過對於晶心來說高階CPU市場才是更重要的,「高階CPU重視品質,如整合應用的系統單晶片(SoC)難度就很高,這是晶心的優勢。」

對於價格敏感的企業來說,RISC-V的確有不小吸引力

ARM主要依賴Licensing(授權費)與Royalty(權利金)獲利。某公司若想使用ARM架構「要付兩次錢」,首先,要繳交百萬美元起跳的授權費,而後晶片出貨後,每顆晶片再繳交按照該價格的1%至2%不等的權利金,對新創等小公司來說是昂貴負擔。

ARM也觀察到這點,在2017年DesignStart計劃中(DesignStart是ARM為嵌入式裝置開發者、新創與OEM等廠商能快速獲得IP而推出的計劃),取消Cortex-M0和Cortex-M3的授權費,只收權利金,但若以500萬個裝置的開發成本來看,成本還是要約20萬美元。

因此對於價格敏感的團隊來說,RISC-V的確有不小吸引力。

免費的常常也是最貴的,是Risk-Free 而非 Free-RISC

不過,RISC-V與ARM的決勝點,不在小企業而在中大企業的態度。

開源的RISC-V有其魅力,但對IC設計與系統大廠來說,RISC-V生態系才剛起步,且轉換架構是個麻煩事,缺乏大量穩定可靠與驗證後的軟體工具與開發環境,「開源不等於便宜,更不等於免費」,開發風險大。因此對於能提供完整服務的晶心來說是一大好時機。

一名IC設計公司主管就指出,「光是2018年度,採用晶心指令集架構的系統晶片出貨量超過10億顆,這就代表晶心技術的穩定與成熟,有辦法給客戶完整的解決方案。」

一方面,為了勢力平衡,扶植ARM的競爭對手,讓RISC-V興起與ARM良性競爭,大企業也對RISC-V躍躍欲試。「大公司也大力擁抱RISC-V的原因在於,扶植ARM的對手,不讓ARM一家獨大,以便爭取更多商業談判空間。」業界人士觀察。

晶心已經站在這股革命浪潮上,接下來是否真能撼動ARM帝國,備受矚目。

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