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RISC-V助力中国构建自主知识产权芯片产业生态圈

2018-09-13
关键词: RISC-V 芯片

  摘要:虽然中国芯片市场繁荣发展,但是不可忽视的是,仍存在大多数产品依赖进口、缺乏核心技术等问题,因此,构建我国自主知识产权芯片生态系统十分必要性并且势在必行。在全球和中国产业的共同需求下,RISC-V逐渐成为业界关注的焦点。

  文/乐川

  集微网消息,近年来,中国芯片市场规模和市场结构均发生变化,设计业和制造业收入明显上升。但是不可忽视的是,仍存在大多数产品依赖进口、缺乏核心技术等问题,因此,构建我国自主知识产权芯片生态系统十分必要性并且势在必行。(本文主要观点来自中国标准创新基金总经理魏仝生的演讲)

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  根据中国开云棋牌官网在线客服行业协会统计,2017年中国集成电路产业增长迅速,市场规模达到5411.3亿元,同比增长24.8%。

  同时,集成电路行业的市场结构发生了明显变化,设计业和制造业收入占比明显上升。其中设计业从2009年的24.3%上升到2017年的38.3%,上升了14个百分点;制造业从2011年的22.3%上升到2017年的26.8%;封测业的收入比重则由2011年50.5%的巅峰降到目前的34.9%。

  根据中国开云棋牌官网在线客服行业协会统计,截至2017年底,全国共有设计企业约1380家,全年实现销售额约1945.98亿元,比2016年增长28.15%,比重再次大幅提高。可以看出,近几年中国芯片设计行业销售总额持续稳定增长。

  与此同时,中国集成电路制造业销售额也迅速增长。自2014年以来,中国集成电路制造业加速发展,根据中国开云棋牌官网在线客服行业协会统计,2017年全年销售额达到1448.6亿元,同比增长28.5%。值得注意的是在这一销售数据中,包括了台积电、三星、英特尔、海力士等国际厂商在中国大陆的销售额。

  在封测领域同样充满生机。近年来,本土封测企业的快速成长以及国外开云棋牌官网在线客服公司向国内大举转移封测能力,2017年国内集成电路封测业同比增长20.1%,销售规模达到1889.2亿元。

  虽然中国芯片市场繁荣发展,但是不可忽视的是,仍存在几个问题。

  首先是大量集成电路产品依赖进口,对高端芯片的进口依赖逐年增大。

  我国集成电路产业的发展和自身的市场需求极不匹配,国内集成电路产能全球占比为7%,而市场需求则接近全球的1/3。据海关统计,2017年我国进口集成电路3770块,同比增长10.1%,进口金额2601.4亿美元,同比增长14.6%。

  相比之下,2017年全国进口原油1623亿美元,远远低于进口芯片价值。中国在开云棋牌官网在线客服行业的花费远远高于石油,由此产生的贸易逆差也创下了历史新高,达到1932.6亿美元,同比增长16.6%。此外,2017年中国货物进口总额为12.46万亿元,也就是说,集成电路进口额占中国总进口额比重高达14.1%。

  其次,缺乏核心技术,安全无法保障,每年需要支付巨额的IP费用。

  从芯片的技术之争来看,全球芯片制造业的核心技术长期被垄断在英特尔、AMD、Arm等行业巨头手中,国内芯片企业从产业规模、技术水平、市场份额等方面都与国际领军企业有较大差距。目前国内芯片企业大都是基于国外企业提供的软件系统和开发工具进行芯片设计开发,为此需要支付大量的IP费用,并且存在巨大的数据安全隐患。

  因此,构建我国自主知识产权芯片生态系统十分必要性并且势在必行。

  构建自主知识产权的芯片产业生态圈

  当前全球正面临人工智能(AI)、物联网(IoT)技术、车载电子系统等被称为是下一个万亿级的市场,不仅有着巨大的机会,其细分化、碎片化的特质要求更完善的服务、软件与硬件的结合要求多元化的整合,集成电路的发展将从“单一技术创新”驱动转变为“技术创新+应用创新”双驱动,“软硬兼施”成为集成电路企业的必修课。它不是任何一家或几家企业就能做好的,着眼于产业体系的可控性,谁取得生态系统的主导权,软硬件企业就会跟谁走,产业体系就由谁来控制。

  在全球产业和中国集成电路市场的需求下,RISC-V逐渐成为业界关注的焦点。

  RISC-V的特性包括以下几个方面:

  1.对于指令集的使用完全开源,虽然不是第一个开源指令集,但它具有重要意义,因为此设计使它可以适用于现代计算设备(如云计算、高端智能手机和微小嵌入式系统)。

  2.RISC-V基金会不会收取高额的授权费,并且允许企业能够完全拥有、添加到自有指令集进行拓展,但不需要开放共享以实现差异化的发展。

  3.架构简单,借由设计架构的纯熟,RISC-V基础指令只有40多条,加上其他模块和扩展指令,总共有几十条指令,大大降低直接应用的门槛。

  4.RISC-V同时提供详细的特权指令与用户级指令,让开发者易于移植Unix、Linux系统至RISC-V平台。

  5.RISC-V在不同的部分能够使用模块将其组织在一起,试图通过一套架构满足不同的应用场景。

  6.使用RISC-V来设计芯片,设计公司不需要担心工具链的问题,RISC-V社区已提供完整的工具链,RISC-V基金会会持续维护其工具链。

  推动建立国家指令集标准,打造中国芯

  指令集是开云棋牌官网在线客服芯片发展最重要的基础,对CPU运算进行指导和优化的硬程序。建立中国自己的标准和知识产权,摆脱向外国企业支付昂贵专利费及限制技术发展的局面,同时也有利于促进信息产业自主可控的发展。此本质即打破国外芯片在整个指令集架构上的垄断,并防范国外芯片所隐藏的可能的安全后门。因此,自主可控首先要保证芯片的自主可控,而使用以RISC-V为指令集架构为国家标准的发展即是创造自主且可控的信息产业基础,中国标准创新基金将作出以下举措来推动RISC-V的发展:

  成立“中国RISC-V自主知识产权发展联盟”

  成立中国RISC-V发展基金会

  成立“RISC-V发展研究院”

  推动RISC-F作为国家CPU指令集标准

  建设自主研发生态系统

  举办中国RISC-V论坛

  结合政产学界成立“自主知识产权的芯片产业技术标准创新示范基地”

  中国芯人才培养工程-培育RISC-V人力资源

  根据国内人才调查显示,为了迎头赶上自动化系统、大数据以及人工机器学习驱动的人才市场,大约有85%的芯片供应商都需要新的人才类型。然而,其中有77%的业者都表示人才短缺,特别是电子工程师,尤其是芯片底层编译驱动工程师、指令集编译工程师等。

  发展及培育RISC-V项目人才是极为重要且急迫的任务,包括以下工作:

  与各地高校合作,落地“中国芯学院”培育RISC-V人力资源

  人才培育及储备需要有一套长期规划与实施,国外科技学院虽多,但多为应用层以上技术人才,对于芯片底层驱动及指令集技术人才还是不足。我们将与全国各高校形成阶梯式培育计划,广招及储备芯片RISC-V指令集人才。

  地方政府结合当地产业人力需求,扶持并支持RISC-V培训课程的推广

  RISC-V课程培训需要投入大量人力物力及财力,地方政府最了解当地高校及企业需求,故需要地方政府牵头企业及RISC-V联盟,制定课程方案及创造吸引人才条件环境,扶持RISC-V技术人才落地。

  奠定芯片研发生态系统的基础

  开发指令集的成败在于生态环境的建立与工具链的成熟,若有一套已完整工具链,对于建立完善生态系统是非常重要,有了完整生态系统,可加快研发及发展基于RISC-V的芯片系列。

  写在最后

  RISC-V开源的特性、极简的架构与模块化哲学,将给开发者带来极大的便利。然而,相比Arm和英特尔x86,RISC-V现阶段的一大短板就是生态不完善。一位业内人士告诉集微网记者,研发是一回事,工程是一回事。假如产品出了bug,谁给你调试?出来的东西能不能用现在也不好说,风险不是一般的大。

  从另一个角度来看,并不是每个公司都可以免费的从RISC-V指令集架构受益,因为它对技术水平,资金投入和时间的要求都不低。可以从第三方买,但一份价钱一份货。另一位知情人士则对集微网记者透露,目前,第三方购买RISC-V的授权费用在Arm的70%左右,目前主要用在一些消费电子的通信应用上,例如无人机芯片,因其对图像、视频的实时传输有所需求。

  简而言之,中国集成电路产业如果主动和积极的拥抱RISC-V生态好处不小。一方面,能摆脱国外的垄断,实现处理器内核的国产自主。另一方面由于RISC-V内核的成本优势,将会帮助本土产业开发出更高的性价比的芯片。但是,风险和试错成本也着实不小,能否成功,还得看产业、政府等各方的决心和毅力。


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