RISC-V (произносится как «риск пять»), архитектура набора инструкций с открытым исходным кодом для проектирования микросхем, создает волну, которая может перерасти в волну будущего. Deloitte Global прогнозирует, что рынок процессорных ядер RISC-V удвоится в 2022 году по сравнению с 2021 годом и снова удвоится в 2023 году, поскольку обслуживаемый адресный рынок, доступный для процессорных ядер RISC-V, продолжает расширяться. 1 Доход будет расти медленнее, как и следовало ожидать от решения с открытым исходным кодом. Тем не менее, выручка RISC-V, вероятно, достигнет почти 800 миллионов долларов США в 2023 году по сравнению с менее чем 400 миллионами долларов США в 2021 году и, как ожидается, приблизится к 1 миллиарду долларов США к 2024 году.
Традиционно процессорные ядра, наиболее известными из которых являются центральные процессоры (ЦП), находящиеся в компьютерах, центрах обработки данных и телефонах, были закрытыми и проприетарными. Запатентованные архитектуры набора команд (ISA) от Intel и Arm составляют почти все ЦП, развертываемые по всему миру в последние годы. Природа RISC-V с открытым исходным кодом предлагает несколько преимуществ по сравнению с проприетарными ISA. Во-первых, это бесплатно. Это может сэкономить компаниям миллионы долларов на лицензионных сборах, что особенно важно для компаний на более ранних стадиях. Во-вторых, на него не распространяются санкции: будучи открытым исходным кодом, RISC-V также не подпадает под действие экспортных ограничений. Это делает его привлекательным для компаний, особенно в Китае, которые пострадали или боятся затронуть эти ограничения. На более техническом уровне проекты RISC-V легче модифицировать, чем традиционные ISA, что обеспечивает большую гибкость. Они также совместимы с широким спектром приложений. Несмотря на то, что некоторые сомневающиеся продолжают утверждать, что RISC-V может столкнуться с проблемами в экосистемах, компании используют ядра RISC-V для всех датчиков изображений искусственного интеллекта (ИИ), управления безопасностью, вычислений ИИ и систем управления машинами для 5G. Другие компании планируют использовать его для различных приложений хранения, графики и машинного обучения. Даже подразделение Intel, занимающееся литейным производством, сотрудничает с проигрывателем RISC-V SiFive. 3

Чтобы было ясно, технология все еще относительно новая, и RISC-V еще не подходит для всех рынков или клиентов. Эта технология имеет как недостатки, так и преимущества: она относительно нова, имеет несколько громких достижений в дизайне, лишена некоторых функций Arm или x86 ISA и не имеет такого же уровня поддержки для дизайнеров. Кроме того, изготовление чипа RISC-V на литейном заводе существенно не проще, не быстрее и не отличается от изготовления традиционного закрытого чипа на основе ISA: технология производства такая же. Даже к 2025 году продажи чипов от Intel (особенно чипа x86) и Arm, вероятно, будут во много раз выше, чем у новичков.

Итак, кого волнует RISC-V? Ответ зависит от заинтересованной стороны:

Китай заботится. В результате недавних санкций США китайские производители потеряли или боятся потерять доступ к x86 или Arm ISA. Даже если торговая политика изменится, китайские компании по-прежнему будут осознавать, что в любой момент в будущем «ковер ISA» может быть вырван из-под них. Переход на маршрут RISC-V может дать им возможность обойти эту возможность, помогая Китаю достичь своих агрессивных целей по снижению зависимости от импорта чипов. В течение многих лет страна пыталась стать более самодостаточной в производстве чипсов, хотя при этом возникали некоторые проблемы. 4Около трети членов организации RISC-V из Китая, и несколько крупных китайских компаний уже анонсировали чипы RISC-V.

Стартапы заботятся. За три года между 2020 и 2022 годами венчурные капиталисты (венчурные капиталисты) инвестируют около 22 миллиардов долларов США в стартапы всех видов чиповых компаний. Для сравнения: это больше, чем 21 миллиард долларов США, которые они инвестировали за все 11 лет с 2005 по 2016 год5 .Все эти деньги означают производство большего количества чипов, но стартапы обычно должны делать их в рамках бюджета. Лицензионный сбор в миллион долларов может не иметь значения для одной из крупнейших в мире компаний по производству смартфонов, но он имеет значение для стартапа, у которого относительно мало денег и ежемесячная скорость сжигания. Неудивительно, что, согласно исследованию 2020 года, более 23% новых чипов ASIC (интегральная схема для конкретных приложений) и FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) от стартапов включают как минимум один процессор RISC-V. 6

ИИ заботится. Похоже, что в ряде новых конструкций микросхем ИИ используется RISC-V. Интересно, что ожидалось, что эта технология не будет использоваться в центрах обработки данных в ближайшем будущем, но некоторые предполагают, что чипы ИИ могут позволить RISC-V проникнуть на рынок центров обработки данных раньше, чем ожидалось. 7

Автомобильный рынок и рынок Интернета вещей заботятся об этом. Объем обслуживаемого адресного рынка (SAM) для RISC-V в автомобильной промышленности в 2020 г. составлял 4 млн ядер, прогнозируется рост до 150 млн ядер в 2022 г. и до 2,9 млрд ядер к 2025 г. 8 Поддерживая этот потенциал, ведущая компания RISC-V и ведущий производитель автомобильных чипов объявил о стратегическом партнерстве в 2021 году, нацеленном на несколько автомобильных приложений с помощью высококачественных решений. 9 Чипы в автомобилях, как правило, менее мощные, чем процессоры персональных компьютеров или центров обработки данных, поэтому успех в транспортных средствах может предвещать успех RISC-V на других рынках Интернета вещей.

Производителей чипов для ПК это волнует меньше, по крайней мере, на данный момент. Рынок ПК вряд ли сильно перейдет на RISC-V в ближайшее время. Хотя существует китайская инициатива по использованию этой технологии для создания ноутбуков, поддерживающих различные браузеры с открытым исходным кодом, цель состоит в том, чтобы к концу 2022 года построить 2000 ноутбуков 10 , по сравнению с глобальным годовым рынком примерно в 300 миллионов ПК в 2020 году. также является российской инициативой, но ее цель продать 60 000 систем к 2025 году столь же скромна. 11 Тем не менее, возможности SAM для RISC-V в ноутбуках велики — чуть менее 300 миллионов вычислительных ядер в 2022 году. 12

Литейщики заботятся немного. Хотя ISA не имеют большого значения для тех, кто на самом деле производит чипы, возможно, что RISC-V с его более низкой стоимостью и большей гибкостью может привести к кембрийскому взрыву в дизайне новых чипов. Возможно, на литейных заводах потребуется произвести сотни или тысячи новых микросхем, поначалу в небольших объемах, но любой потенциальный бум новых конструкций микросхем будет попутным ветром для производителей полупроводников. На данный момент у крупных традиционных производителей микросхем, вероятно, нет причин беспокоиться о том, что RISC-V поглотит их бизнес. Стоимость лицензирования ISA от Arm может расти, 13  но обычно она составляет «всего» не более нескольких миллионов долларов. И хотя стоимость лицензии на Intel x86 неизвестна, в основном потому, что Intel исторически не лицензировала свои чипы, кроме AMD и Via, она, вероятно, также исчисляется миллионами с однозначным числом. 14

Миллионы долларов могут показаться большой суммой, но в контексте разработки нового чипа для популярного смартфона или другого приложения, где объемы чипов измеряются миллионами, само по себе снижение стоимости лицензии ISA вряд ли будет существенным соображением. Изготовление чипов влечет за собой множество затрат: дизайн, проверка, проверка, программное обеспечение, производство, необходимость перезапуска, если первый дизайн содержит ошибку, и так далее. В целом, создание нового чипа с относительно передовым дизайном, вероятно, будет стоить более 500 миллионов долларов США в 2022 году 15 ,  и несколько миллионов долларов из этой суммы на лицензионные сборы — это просто капля в море.

В будущем будет интересно посмотреть, закрепится ли RISC-V в отрасли, в которой доминируют два крупных оператора. Стоит помнить, что за 16 лет было выпущено около 50 различных ISA  … и на Arm и Intel приходилось почти 100 % рынка в 2020 году. остальные конкуренты Arm и Intel просто исчезли. Не потому, что их чипы были плохими, дорогими или не работали; вместо этого, кажется, что технологическая отрасль настоятельно требует консолидации ISA, как и в других технологических областях. В следующем десятилетии вероятны два крупных игрока; для тех, кто следует RISC-V, есть надежда, что есть место и для третьего.