RISC-V 发展受阻？深度解析面临挑战

在过去 20 年里，笔记本电脑和台式机市场基本由两家巨头争夺主导权。自诞生以来，笔记本和台式机大多基于 x86 架构，而全球智能手机几乎都采用 ARM 架构。尽管高通和微软进军专为 ARM 架构设计的 Windows on ARM 操作系统，在笔记本电脑领域获得更多关注，但新兴的 RISC-V 也在蓬勃发展。

RISC-V 本身是开源指令集架构，被誉为潜在的市场变革者。在谷歌、高通和英特尔等行业巨头的支持下，RISC-V 显然并非短期的宣传噱头。然而，它是否会对智能手机领域的 ARM 和个人电脑领域的 x86 构成真正威胁，还是只是另一个被过度炒作的替代方案，仍有待观察。

RISC-V 与竞争对手的差异

RISC-V 在众多 CPU 架构设计中独具特色，没有任何一家公司能完全拥有该架构或其相关设计。与 ARM 和 x86 架构不同，ARM 通常将设计授权给制造商，以便其应用到产品中，如智能手机。而 RISC-V ISA 是开源架构，制造商可免费使用、修改和扩展，这吸引了一些公司的兴趣。NVIDIA 收购 RISC-V 的失败，也引发了人们对 ARM 在该生态系统中中立性的质疑。

定制化是 RISC-V 的重要优势。ARM 让芯片制造商使用预先设计的内核（Cortex 系列）或额外付费购买架构许可证，而 RISC-V 消除了额外的许可或 ISA 采用成本，用户可不受限制地设计特定内核实例，适用于 AI 加速器、物联网设备和边缘计算。不过，定制化也带来了碎片化风险。ARM 的许可模式提供了一定标准化，基于 ARM 的 SoC 编译的软件通常可在其他 SoC 上运行。但 RISC-V 允许公司定制 ISA，若生产商不遵守通用标准，可能导致不兼容。如何管理 RISC-V 生态系统，将决定这种灵活性从长远来看是优势还是劣势。

RISC-V 的优势领域

在某些用例中，RISC-V 在一些关键领域可与 x86 和 ARM 竞争。它已在微控制器、AI 加速器和嵌入式系统等领域和设备中蓬勃发展。SiFive、阿里巴巴的达摩院等公司已将 RISC-V 处理器集成到从存储控制器到智能家居设备等各种产品中。

谷歌 Android 上启用 RISC-V 支持，表明基于 RISC-V 的智能手机有实现的可能，但短期内难以看到。高通作为青睐 ARM ISA 设计的巨头，也在低功耗计算用例中尝试 RISC-V。Ventana Micro Systems 和 Tenstorrent 在研发性能级 RISC-V 处理器。英特尔虽一直是 x86 平台的拥护者，但也投资了 RISC-V 平台，可能用于更小众市场部署。

进军云和服务器工作负载领域更具看点。谷歌、亚马逊和 Meta 等超大规模企业对 RISC-V 兴趣浓厚，目的是为特定工作负载打造定制芯片。无需支付许可费用设计内核，契合垂直整合趋势。若像 AWS 这样拥有基于 ARM 的 Graviton 处理器的巨头认可 RISC-V 处理特定工作负载的价值，ARM 在数据中心市场的主导地位可能被削弱。

RISC-V 面临的挑战

尽管前景光明，RISC-V 无法迅速取代 ARM 或 x86。最大障碍在于性能对等和软件支持。

●软件生态系统：数十年来，软件开发一直倾向于优化 ARM 和 x86 架构。Linux 对 RISC-V ISA 的支持虽在不断改进，但 Windows 尚未提供支持，Android 也才刚开始开发。缺乏成熟的软件支持是许多有前景架构的致命弱点，RISC-V 也不例外。开发人员需时间优化 ISA 的操作系统、库和编译器，在主要软件供应商完全支持前，其应用将受限。

●性能路径：ARM 和 x86 经过数十年架构优化，实现了高效率和高性能。目前，RISC-V 芯片性能普遍落后于 ARM，尤其是在高性能应用方面。虽然 RISC-V 在嵌入式应用效率上领先，但在高性能计算方面是短板。乱序执行、推测执行和分支预测等架构创新在 RISC-V 设计中尚处起步阶段。

●碎片化风险：定制化是双刃剑。RISC-V 实现方式多样可能导致不兼容问题，如同 Android 早期谷歌未实施严格指导方针时的情况。若每家公司开发略有不同的 RISC-V 版本，生态系统会碎片化，开发人员需根据多种实现方式定制软件，而非一次编写即可部署到所有地方。RISC-V 国际基金会虽在尝试标准化扩展，但随着采用率增长，标准执行将面临挑战。

RISC-V 的未来前景

许多人认为，RISC-V 在某些领域与 x86 和 ARM 架构竞争势头强劲，但尚未准备好在主流市场取代它们。在移动领域，谷歌的支持带来了良好前景，但 RISC-V 手机普及仍需数年。在 PC 领域，x86 占据主导地位，ARM 在 Windows 兼容性方面的困境也凸显了其撼动现有平台的难度。RISC-V 笔记本电脑可能在开发者圈子出现，但大众市场采用仍很遥远。

RISC-V 的真正潜力在于嵌入式系统、低功耗设计和 AI 加速器，这些领域更看重成本、效率和灵活性。其最大挑战是缺乏软件支持，除非更多制造商和供应商投入，否则情况难以改善。目前，ARM 和 x86 地位稳固，但以史为鉴，今天的利基架构可能成为未来标准，尤其是在合适参与者加入的情况下。