RISC-V內(nèi)核有何優(yōu)勢？2022Q2全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模組出貨量

近日，中國移動旗下芯片公司芯昇科技發(fā)布了兩款RISC-V內(nèi)核物聯(lián)網(wǎng)通信芯片，一顆為40nm工藝的NB-IoT芯片，另一顆為22nm工藝的Cat.1 bis芯片。據(jù)了解，這是RISC-V內(nèi)核首次應(yīng)用于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

在芯片國產(chǎn)化的大趨勢下，RISC-V作為被寄予厚望用以彎道超車的內(nèi)核技術(shù)，受關(guān)注程度相當(dāng)高。雖然在過去兩年常常出現(xiàn)RISC-V芯片出貨量或相關(guān)研究成果的報道，但身邊卻少見真正的產(chǎn)品落地或應(yīng)用。

如今首款物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品落地，也不禁讓人好奇，為何選擇了中低速蜂窩通信，畢竟該產(chǎn)業(yè)已過了爆發(fā)式增長期，技術(shù)上已無更新需求，RISC-V芯片產(chǎn)品是否擁有存量或增量市場？另一方面，除了通信領(lǐng)域，RISC-V在物聯(lián)網(wǎng)其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況如何？

RISC-V內(nèi)核有何優(yōu)勢？

對于國產(chǎn)芯片研發(fā)，坊間一直流傳著一種說法：讓中國造芯片，就像讓農(nóng)民造化肥，他們可能用得很好，但絕對造不出來。

而當(dāng)國產(chǎn)芯片被研發(fā)出來之后，這種說法也得到了延續(xù)：農(nóng)民拉了泡翔，發(fā)現(xiàn)和化肥一樣能用，之后便稱之為國產(chǎn)化肥。

當(dāng)然，以上只是玩笑，但我國芯片的研發(fā)的確與美國等科技強(qiáng)國有差距?？蓡栴}在于，主流的ARM、x86等架構(gòu)已發(fā)展多年，在這個過程中早就“卷”滿了專利，這些專利如地雷一般，不注意踩到就會爆炸導(dǎo)致前功盡棄。

所以，創(chuàng)新空間小，技術(shù)被壟斷一直是國產(chǎn)芯片研發(fā)路上的障礙。

直到近幾年RISC-V架構(gòu)的出現(xiàn)，才又帶給了國產(chǎn)芯片革命的希望。

RISC-V是基于精簡指令集計算（RISC）原理建立的開放指令集架構(gòu)（ISA），V表示為第五代RISC（精簡指令集計算機(jī)）。據(jù)了解，RISC-V具有完全開源、架構(gòu)簡單、功耗更低、操作系統(tǒng)易移植、模塊化設(shè)計等特點。

目前，主流的x86與ARM架構(gòu)指令數(shù)目多、冗余嚴(yán)重，文檔數(shù)量龐大，導(dǎo)致在此兩種架構(gòu)上開發(fā)新操作系統(tǒng)或應(yīng)用門檻較高。但RISC-V基礎(chǔ)指令集則只有40余條，加上其他的模塊化擴(kuò)展指令總共不到100條，開發(fā)門檻非常低，同時，開發(fā)者能非常方便地移植linux和unix系統(tǒng)到RISC-V平臺。

不難發(fā)現(xiàn)，RISC-V對比老牌架構(gòu)x86和ARM，擁有非常多針對性的創(chuàng)新。據(jù)介紹，RISC-V能夠廣泛應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲等設(shè)備的芯片上。

不過對于以連接為核心的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，RISC-V能否在締造連接的通信領(lǐng)域上大展宏圖呢？

中低速蜂窩通信還有需求？

據(jù)工信部《2022年1－10月份通信業(yè)經(jīng)濟(jì)運行情況》顯示，“物超人”步伐持續(xù)加大，截至10月末，三家基礎(chǔ)電信企業(yè)發(fā)展蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶17.77億戶，比上年末凈增3.79億戶；已超移動電話用戶數(shù)9482萬戶，占移動網(wǎng)終端連接數(shù)（包括移動電話用戶和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶）的比重已達(dá)51.4%。

《2022年1－10月份通信業(yè)經(jīng)濟(jì)運行情況》（圖源：工信部）

可見，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)市場日益龐大。而據(jù)調(diào)查顯示，目前產(chǎn)業(yè)鏈上中游芯片及模組產(chǎn)品情況如下圖：

4G蜂窩物聯(lián)網(wǎng)上中游情況（圖源：物聯(lián)傳媒整理）

從技術(shù)上來說，NB-IoT除了對水電燃?xì)獗淼然ㄔO(shè)施的存量替代，剩余市場較小，并且如今替換基本上已完成，再為RISC-V內(nèi)核進(jìn)行替換反可能招致用戶不滿。

不過Cat.1卻仍有較大增長空間。

首先因為5G的規(guī)模化應(yīng)用還需要一定時間，而4G在這段時間中，將為大部分應(yīng)用提供技術(shù)支持。

2022年對比2021年Cat.1通信模組行業(yè)應(yīng)用市場規(guī)模

（圖源：《中低速蜂窩物聯(lián)網(wǎng)LTE Cat.1行業(yè)發(fā)展白皮書》）

可見，隨著支付、安防、網(wǎng)絡(luò)搭建等細(xì)分領(lǐng)域需求的增大，Cat.1對比NB-IoT更高的速率將得到更多的采用。

另外，隨著Cat.1通信模組的價格持續(xù)下降，未來將有約40%的2G用戶、100%的3G用戶將、40%的 Cat.4用戶將遷移到 Cat.1，其中Cat.4用戶多因為成本問題而進(jìn)行遷移。另一方面，作為Cat.1分支的Cat 1 bis 也正在成為LPWA（低功耗廣域技術(shù)如BLE、Wi-Fi）技術(shù)的替代方案。

作為擁有架構(gòu)簡單、低功耗等特點的RISC-V，更能滿足芯片及模組廠商對成本的考量。

值得一提的是，除了模組的成本在下降，移動數(shù)據(jù)資費也呈下降趨勢，根據(jù)工信部，中國移動數(shù)據(jù)流量平均資費從2018年平均11元/GB下降至2020年平均4元/GB。也就是說，成本的降低將為Cat.1市場空間的拓展提供有力支撐，也能帶動RISC-V的普及。

再者，在中游芯片模組市場環(huán)境里，國內(nèi)企業(yè)占比極大。當(dāng)前蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)格局已相對穩(wěn)定，通過各模組廠商出貨量情況能夠發(fā)現(xiàn)，我國在模組產(chǎn)業(yè)上優(yōu)勢較大，全球規(guī)模前十的企業(yè)中，國產(chǎn)企業(yè)占了一半以上。

2022Q2全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模組出貨量（圖源：Counterpoint）

從國產(chǎn)替代的角度來說，當(dāng)國產(chǎn)芯片崛起后，國產(chǎn)模組對國產(chǎn)芯片的選擇也是一大趨勢。

當(dāng)然，偌大的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，除了通信，還有更多領(lǐng)域正在經(jīng)歷著RISC-V所帶來的革命。

原來大家都在悄悄出貨RISC-V

據(jù)最新消息顯示，高通迄今已經(jīng)累計出貨多達(dá)6.5億RISC-V架構(gòu)產(chǎn)品。據(jù)了解，高通從其產(chǎn)品驍龍865開始，就把RISC-V根植到SoC作為底層微控制器，原因是其滿足獨特要求、可定制、面積小。目前高通RISC-V芯片已廣泛應(yīng)用在底層管理硬件，包括手機(jī)、可穿戴設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)汽車、虛擬現(xiàn)實頭戴等設(shè)備上。

除了國外芯片巨頭的入局，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)也都在研發(fā)和生產(chǎn)的路上。

阿里巴巴旗下的平頭哥半導(dǎo)體，已實現(xiàn)在RISC-V架構(gòu)上運行安卓12。據(jù)了解，平頭哥的RISC-V相關(guān)芯片累計出貨超過10億顆，涉及無線接入、語音識別、AI視覺、智能家電、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)安全等領(lǐng)域。

而最近賽昉科技已在物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域落地了芯片產(chǎn)品，應(yīng)用于居民燃?xì)獗碇?，?strong>行業(yè)首款 RISC-V 物聯(lián)網(wǎng)安全芯片，可實現(xiàn)與相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)平臺的雙向認(rèn)證、密鑰及數(shù)據(jù)的安全存儲以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)的加密傳輸?shù)纫员ＷC數(shù)據(jù)安全通信。

除此之外，目前有更多的芯片廠商都在布局RISC-V，包括芯來科技、紫光展銳、兆易創(chuàng)新、樂鑫、中科藍(lán)訊、沁恒、中微半導(dǎo)體、華米科技、瑞薩電子、智原科技、睿思芯科、飛利信、核芯互聯(lián)、匯頂科技等等。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括IP內(nèi)核與芯片設(shè)計等主要內(nèi)容在內(nèi)，中國目前有300家以上公司在關(guān)注RISC-V或以RISC-V指令集進(jìn)行開發(fā)。

不過話說回來，RISC-V來勢洶洶，但當(dāng)炒作期過后，發(fā)展也并不如預(yù)期那樣能夠直接秒殺x86或ARM。

結(jié)語：客觀看待RISC-V

首先是生態(tài)系統(tǒng)，CPU架構(gòu)只是底層，發(fā)展壯大卻需要的是頂層。比如基于x86的Windows和基于ARM的Android，雖然RISC-V以開源的方式收獲了一批開發(fā)者，但生態(tài)系統(tǒng)卻難以搭建起來。尤其RISC-V結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的碎片化屬性，更是少了統(tǒng)一的軟件棧生態(tài)。

第二是需求，“需求跟不上，只能搞內(nèi)卷”是智能網(wǎng)聯(lián)化時代的縮影。宏觀分析RISC-V的需求方，目前除了國產(chǎn)替代的需求和低功耗場景的需求，尚且找不出更加剛性的需求，從文中提及的應(yīng)用場景也不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前只有存量替換是RISC-V最大的市場。

第三是新晉選手實力不弱，如今在架構(gòu)上，不是RISC-V、x86和ARM的三足鼎立，還有MIPS這樣同樣開源的內(nèi)核存在。并且，聯(lián)發(fā)科最新的產(chǎn)品天璣9200便采用了MIPS內(nèi)核，而該產(chǎn)品已廣受好評。據(jù)了解，MIPS與RISC-V相差不大，目前基于此架構(gòu)的芯片也已有超100億的出貨量，在機(jī)頂盒、錄音筆、智能手表等市場應(yīng)用已非常成熟。

綜上所述，RISC-V要崛起，同樣是道阻且長，未來發(fā)展情況還有待市場給出答案。

?

編輯：黃飛

?