RISC-V对芯片开发的未来意味着什么？

许多人认为，芯片设计的未来以及下一代人工智能 (AI) 等新技术的发展将取决于 RISC-V 架构。RISC-V 是通过国际合作开发的开放标准。参与 RISC-V 等国际标准被认为使企业能够更好地控制其知识产权并加强公共和私营部门的创新。然而，一些美国政策制定者也担心 RISC-V 架构标准可能危及美国的国家安全和竞争优势。

问题 1：什么是RISC-V？

A1：指令集架构（ISA） 决定了软件如何控制处理器的硬件。它指示芯片执行什么操作，包括如何处理数据或执行内存操作。芯片设计人员以自己的方式实施 ISA 来构建自己的芯片。目前，像 Nvidia 这样的专用 AI 芯片设计人员通常会设计定制的内部 ISA，而用于通用计算的芯片（也称为中央处理器或 CPU）通常采用现有的 ISA 而不是创建新的 ISA，理由是成本更低、软件兼容性和可靠性得到证实。

目前，有三种领先的半导体 ISA：英特尔、AMD 的 x86、ARM 和 RISC-V（“精简指令集计算 V”）。ARM 和英特尔、AMD ISA 是专有的，因此其他公司会授权其知识产权 (IP) 或使用基于其 IP 的处理器。相比之下，RISC-V 是一种开放标准 ISA，允许芯片设计团队在各种用例中实施该标准，而无需支付昂贵的许可费用。

RISC-V最初由加州大学伯克利分校开发，目前由位于瑞士的非营利标准机构 RISC-V International 管理。RISC -V International吸引了来自 70 个国家/地区的 4,000 多名成员组成的多元化社区，其中许多是美国公司、大学、社区组织和个人，他们共同制定 RISC-V ISA 规则。

值得注意的是，RISC-V 标准制定并不要求美国公司与其他公司共享机密信息。公司的敏感 IP 仅用于实施 RISC-V，而不是通过 RISC-V 平台本身共享。RISC-V 不包含敏感 IP，其合作开发也不要求公司泄露此类 IP。其主要特点是其使用是开放且免版税的。

Q2：RISC-V有什么优点？

A2：作为开放标准 ISA，RISC-V 易于访问且可免费实施。它允许大大小小的公司在 ISA 之上构建自己的实现，从而使他们能够更好地控制自己的技术并利用整个 RISC-V 生态系统的软件兼容性。许多目前从英特尔/AMD 或 ARM 获得 ISA 许可的公司正在帮助开发 RISC-V，以便他们可以有另一种半导体架构选择。可定制的低成本 ISA 选项很有吸引力，尤其是对于较小的公司而言。

一些美国公司已经意识到了 RISC-V 的重要性。他们正在迅速投资基于 RISC-V 的软件实施。事实上，2023 年 5 月，包括谷歌和 Nvidia 在内的行业领导者启动了RISC-V 软件生态系统 (RISE) 项目，旨在加快 RISC-V 软件在消费电子产品、数据中心和汽车产品中的应用。就连英特尔也对推进 RISC-V 感兴趣，以期在未来的芯片设计中发挥作用。

Q3：为什么RISC-V会引起争议？

A3： 2022 年，美国对某些芯片和芯片制造设备对中国实施了出口管制。然而，这些限制并不涵盖芯片架构。去年，一些国会议员对中国公司参与开发 RISC-V 的国家安全影响表示担忧。一些政策制定者担心，中国公司将利用 RISC-V 架构绕过美国的出口管制，未来可能会在高性能芯片中使用 RISC-V，即使它目前并不是这些芯片的主要使用对象。

Q4：RISC-V 对美国芯片设计领导地位意味着什么？

A4：目前，美国在芯片设计方面处于领先地位，这意味着美国设计的芯片在性能、能效、复杂程度和市场份额方面领先全球市场。RISC-V 提供了一个替代平台，允许其他国家、公司和个人设计芯片架构，而不受 Intel、AMD 和 ARM 施加的 IP 和成本限制。

无论美国决策者有何担忧，RISC-V 的监管选择都是有限的，因为 RISC-V International 在美国境外运营。事实上，该组织迁往海外是为了避免违反美国对华为和其他中国公司（RISC-V 成员）的制裁。这意味着美国无法限制 RISC-V 标准的发布，也无法决定哪些其他国家参与这一进程。唯一直接但不一定有效的选择是限制美国公司参与 RISC-V 标准的开发。

问 5：如果美国公司被限制使用 RISC-V，会发生什么情况？

A5：限制美国公司参与 RISC-V 可能会产生适得其反的效果。在这种情况下，RISC-V International 可能会继续独立于美国的参与而发展。美国公司将被迫开发适合不同 ISA 的技术、授权昂贵的专有标准或采用效率较低的技术。最终，美国公司可能会被排除在 RISC-V 标准制定之外，失去其在 RISC-V 标准制定中的席位并失去对其发展轨迹的影响力。

重要且具有挑战性的是，RISC-V 已嵌入美国创新生态系统，涉及公共和私营部门的项目，从NASA 喷气推进实验室的航天计算到国防高级研究计划局的硬件架构安全。这种共享、协作的“语言”的一个主要优势是，它可以被研究人员利用，在大学教授，并被小型初创公司和大型公司采用，例如，它们试图构建新的芯片实现来支持下一代人工智能。因此，有充分的理由继续密切参与 RISC-V 标准的开发。

问6：RISC-V等开放标准如何运作？

A6：全球标准机构通常会决定技术的发展方式。开放标准为行业参与者提供了一种合作开发技术解决方案的手段。技术标准就像一种语言，为沟通和互操作性设定了参数。共享和协作标准有助于实现创新并限制滥用。

从历史上看，美国在全球标准制定领域的领导地位促进了技术及其供应链的增长和创新，也为美国企业带来了优势。现在，中国也认识到积极参与标准制定对于发展其长期竞争优势的价值。

Q7：RISC-V如何挑战美国经济安全？

A7： RISC-V 使芯片设计人员（无论是盟友还是对手）能够减少对英特尔、AMD 和 ARM ISA 的依赖。这为美国芯片设计生态系统带来了机遇和挑战，为美国经济安全带来了分叉。

一方面，政策制定者可以限制美国公司参与 RISC-V，并通过补贴或税收抵免来支持国内设计行业。这样做的目的是削弱 RISC-V 与英特尔和 ARM 等公司相比的整体竞争力。

另一方面，政策制定者可以推动美国参与 RISC-V，拥抱国际标准制定进程，并投资美国标准教育，以巩固未来在全球芯片设计领域的领导地位和影响力。

未来，许多新兴技术，例如人工智能，也开始看到全球标准的发展。例如，RISC-V 的讨论反映了对开源基础模型的争论，其中的选择是在监管控制还是竞争控制之间。与 RISC-V 一样，开源基础模型将继续激增。美国可以选择限制它们的发展，也可以选择支持它们。