华为“芯”的未来在哪里?RISC-V打破ARM封锁,但挑战依然巨大

华为芯片所面临的问题,在任正非看来,基本都不是问题。

面对美国的芯片制裁,华为启用了历经十年研发的战略芯片,也就是大家俗称的“备胎”芯片。并且,在中美贸易摩擦之前,华为已经和英国ARM(ARM是Advanced RISC Machines的简称)公司签署了V8架构的永久授权,美国无权干涉华为基于V8架构下的芯片设计。华为海思具备业界先进的芯片设计能力,再配合中国台湾企业台积电的芯片生产能力,1~2年内保证主流芯片供应不是大问题。

华为“芯”的未来在哪里?RISC-V打破ARM封锁,但挑战依然巨大

反观华为的5G技术,美国已经没办法阻止,目前已经在英国启动5G商用,这背后居功至伟的关键人物当属李嘉诚先生。华为5G商用设备的核心芯片完全是自主研发,5G设备的供应能力掌握在华为自己手中,不会受到美国的牵制,用任正非的话说:“5G技术,我们至少领先世界2~3年,不用我们的5G,他们是傻”。

美国唯一能牵制华为芯片是ARM架构

目前,华为的手机SoC麒麟980基于ARM Cortex-A76架构设计,依然是现在的主流旗舰机水平。可见A76是一款非常出色的核心架构,但在未来,ARM为了应对来自苹果A系列处理器的挑战,必然会升级推出新的架构。据悉,代号为Deimos(戴莫斯,畏惧之神)的Cortex-A77,将成为A76架构的继任者也有人称之为A76的改良版,新核心很大程度上与前代产品保持一致,体现在维持了A76架构出色能效、较小核心面积以及7纳米工艺,性能较A76提升了约20%。

抛开性能提升不谈,在当前贸易战大背景下,由于ARM公司专利技术有25%与美国企业相关,按照美国法律,ARM将不得不执行美国的对华禁令。这将直接导致2019年下半年至2020年新一代手机SoC研发中,华为有可能无法取得ARM最新的A77以及Mail-G77架构的授权。如果华为新一代手机芯片依然基于A76设计,就算充分挖掘架构的设计潜力,也难以在真实性能上媲美基于A77架构的芯片,势必会在与高通新一代骁龙860的较量中落于下风。

华为“芯”的未来在哪里?RISC-V打破ARM封锁,但挑战依然巨大

不过,考虑到华为可借助方舟编译器提升软件效能,能够整体提升安卓系统操作流畅度、响应速度以及大幅提升三方应用操作流畅度,这多少能够弥补因性能带来用户体验下降。另外一个好消息是,华为自研的鸿蒙系统极有可能在2019年下半年发布,希望鸿蒙系统能够从操作系统底层大幅提升用户体验。

客观来看,华为的软硬件优化能力结合方舟编译器,再加上自研的鸿蒙系统,应该能够在2019年下半年的新机体验上,保持与高通的一致的水平。当然,这绝非长久之计,从贸易战情形来看,这很有可能是一场持久战,如果时间跨度过长,导致华为长期无法获取到ARM最新架构的授权,将会在与高通骁龙的竞争中逐渐落后,这样的结果是华为无法容忍的。

绝处逢生:RISC-V柳暗花明又一村

ARM的架构授权禁令是美国打出的一张致命牌,不过很可惜,失去ARM的华为并非无路可走,美国的如意算盘终究落空了。

让华为绝处逢生的是一款免费开源的CPU架构RISC-V,RISC是美国加州大学伯克利分校的EECS的计算机科学部门的大卫・帕特森(David Patterson)教授的一个课题研究的产物,是一种精简指令处理器,目前已经来到第四代,故称之为RISC-V。

华为“芯”的未来在哪里?RISC-V打破ARM封锁,但挑战依然巨大

很有趣的一点是,大卫・帕特森(David Patterson)教授研发设计RISC的初衷,竟然是看不惯英特尔(Intel)、ARM等公司收取高昂的CPU架构授权费,业界也没有任何开源或者免费的CPU架构可以使用,于是决定从零开始设计一套全新的开源免费的CPU架构。科技思维真切的被这种高尚的精神所折服。

RISC-V对比ARM有何优略

RISC-V最大的优点自然是开源免费,也因此很快吸引了很多大公司参与到RISC-V的架构研发当中。在2015年,RISC-V成立了基金会,初创企业包括华为、联发科、杭州中天微以及谷歌、西部数据、台湾晶心等。短短几年,RISC-V基金会目前成员已来到235家, 包括国内的阿里巴巴、华米、乐心等,国际知名的系统公司、半导体公司、 硅智财公司、软硬件发展工具公司及伯克利、MIT等名校也都加入了RISC-V基金会。俗话说,人多力量大,这就保证了作为后来者的RISC-V能够以极快的速度完成技术升级和版本迭代。

除了免费,RISC-V在设计理念和技术层面也具有一定优势。RISC-V作为后来者,其设计之初就充分考虑了技术上的精简和实现的容易程度,这正是RISC-V的后发优势所在。更喜人的则是,相较于传统ARM指令集对于扩展的限制,RISC-V充分遵从设计者的灵感,可以方便、高效的实现扩展。这将极大提升芯片设计环节的灵活性,帮助厂商在IC设计中加入更多自主的想法,实现更多的功能。

华为“芯”的未来在哪里?RISC-V打破ARM封锁,但挑战依然巨大

当然,任何事物都有其两面性,RISC-V发展时间还比较短,相关的配套技术、设计工具还不够成熟,围绕RISC-V的生态环境还很简陋,基于此,华为及中国厂商想要短时间内完成基于RISC-V架构的众多芯片设计,技术难度非常大。尤其对华为而言,想要基于RISC-V架构短期内设计出媲美麒麟980的芯片,还不太现实。

不过好消息是,自2017年以来,中国国内的RISC-V产业发展迅速,大批的国产芯片设计厂商开始入局RISC-V,2018年以来已经成立了多家围绕RISC-V产业的组织,比如中国RISC-V产业联盟、上海集成电路行业协会RISC-V专业委员会、中国开放指令生态(RISC-V)联盟等等,进一步丰富了国内的RISC-V产业生态。这也为后续华为和国内厂商围绕RISC-V架构,打造自主可控的芯片提供了保障。

RISC-V会受到美国禁令影响吗?

前面提到,RISC-V技术和RISC-V基金会都起源于美国,可能大家会担心其受美国禁令影响。如果按照正常的免费开源协议,美国是无权干涉任何公司使用RISC-V架构的。和谷歌的安卓一样,华为当前被禁止使用的只是谷歌附加在安卓系统上GMS服务,开源的安卓华为其实是照常使用的。所以,华为可以永久的完全不受限制的使用RISC-V结构设计自己的芯片。

但是,这里也存在一种情况,是会受到禁令影响的,如果一家美国厂商基于开源的RISC-V设计出的内核或芯片,或者其中使用了25%的美国公司的技术专利,那么华为是无法使用的。所以,华为要想将RISC-V发扬光大,必须依靠自身的研发能力和非美国的知识产权才行。

可能有人会问,华为为什么不自己设计一套芯片指令架构呢?之前我也者么想过,确实不行,道理很简单,和5G标准的制定一个道理。无论是通信协议还是处理器架构,必须要是全球通用的架构,才能获得整个生态的的支持,也才能存活下去。否则,只能自己玩了,也就失去了设计芯片指令架构的意义。

华为固然强大,但是也并非没有短板,在全球产业链高度融合的时代,没有企业可以什么都做并做好的。华为作为一家中国公司,又处在中国崛起的当下,在面对来自美国的无端制裁时,已经展现出震惊世界的强大能力,但就技术层面,华为一家公司在抗衡一个国家,面对这样的华为,我等只能肃然起敬。

RISC-V或许就是华为“芯”的未来。我坚信,华为终将浴火重生凤凰涅槃。你呢?你们呢?


文/TechThink | 图/TechThink

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