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RISC-V实现「为应用而生」的晶片设计
开源架构的新起点

【作者: 王岫晨】2026年04月10日 星期五

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RISC-V的崛起,不仅仅是技术的更迭,更是一场关於「运算主权」的革命。它让中小型晶片设计公司拥有了与巨头竞争的机会,也让特定领域计算(DSA)能以更低的成本实现。


在半导体产业长达数十年的历史中,处理器指令集架构(ISA)一直被视为权力的象徵。x86统治了伺服器与个人电脑,Arm则在行动装置与嵌入式系统中建立了难以撼动的帝国。


从学术摇篮到产业第三极

随着AI算力需求爆炸与全球供应链自主化的压力,RISC-V这一源自柏克莱大学的开源指令集,正式迎来了它的「奇点」。


截至2026年,RISC-V核心的出货量已突破百亿大关,不仅在物联网(IoT)领域站稳脚跟,更透过「模组化」与「可扩展性」两大利剑,直刺高性能计算(HPC)、资料中心及车用电子等核心市场。它不再只是x86与Arm之外的备案,而是成为了半导体产业实质上的「第三极」。



图一 :  RISC-V解决了专有架构的三大痛点:授权成本、研发自由度,以及地缘政治风险。
图一 : RISC-V解决了专有架构的三大痛点:授权成本、研发自由度,以及地缘政治风险。

RISC-V之所以能迅速崛起,核心在於它解决了专有架构的三大痛点:授权成本、研发自由度、以及地缘政治风险。


高度模组化(Modularity)

RISC-V的指令集非常精简(Base ISA仅约40条指令),其馀功能如乘除法(M)、原子操作(A)、浮点运算(F/D)及向量运算(V)皆为可选模组。这让晶片设计者能针对AI或汽车控制等特定应用「量体裁衣」,避免冗馀电路造成的功耗浪费。


可客制指令(Custom Extensions)

这是RISC-V最强大的杀手?。厂商可以根据自己的特定算法(如卷积运算或加密算法)添加私有指令,而无需像Arm或x86那样支付天价授权费,甚至不必经过母公司核准。


生态透明度

开源特性让开发者能更深层地优化编译器与作业系统,这对於追求极致效能的 AI晶片研发非常关键。


根据RISC-V国际协会执行长Calista Redmond在2022年7月的正式宣布,当时RISC-V的全球累计出货量就已经达到了100亿颗。


当然,一般读者可能会好奇,生活中好像没看到这麽多RISC-V产品?这是因为这100亿颗核心大多属於隐形的嵌入式应用。例如在物联网晶片中,或者其他的应用领域都可以看到RISC-V的身影。


· 硬碟控制器:如Western Digital(威腾电子)很早就宣布将其硬碟控制器全面转向RISC-V,每年出货量以亿计。


· 物联网 (IoT) 晶片:大量廉价的Wi-Fi、蓝牙模组与微控制器。


· AI加速器内部核心:例如NVIDIA在其GPU内部的GSP(GPU System Processor)等管理控制器中,也大量使用了自研的RISC-V核心(2024 年单年出货量就估计接近10亿颗)。


根据统计,RISC-V成长速度比 Arm 快了两倍以上。


· Arm:成立於1990年代,花了约17年(直到2008年)才达到第一个 100亿颗核心的出货里程碑。


· RISC-V:从2010年专案启动、2015年基金会成立算起,仅花了约7到12年就达成了同样的成就。


这证明了开源模式(Open Source Model)在半导体硬体领域的扩散速度,远超传统的专有授权模式。


根据预测,跨过100亿大关後,RISC-V进入了喷发期:


· 2024年现状:单年出货量已达数十亿颗量级。


· 2030年预测:预计到2030年,市场上累计将有超过600亿至800亿颗 RISC-V核心。


· 渗透率:预计到2031年,RISC-V在SoC市场的渗透率将从现在的个位数成长至30%以上。


厂商深度解析

在RISC-V的商业化推程中,这三家公司扮演了截然不同但同样关键的角色。


SiFive:RISC-V界的Arm

SiFive是由RISC-V的创始团队所创立,目标非常明确:将RISC-V推向高性能应用,直接挑战Arm的高阶市场。


时间来到了2026年,我们可以发现SiFive的Performance P870系列已成为市场焦点。这是一款六宽乱序(Out-of-Order)执行核心,其单核效能已能与 Arm Cortex-A78 等级别抗衡。针对资料中心,SiFive推出了 P870-D,支援业界标准的AMBA CHI总线与CXL协定,让RISC-V能大规模扩展至 256 核的异构系统。


重点应用包括基础设施、高阶消费电子。透过与 Google 在 Android 系统上的深度合作,SiFive 正引领 RISC-V 进入行动装置与工作站市场。其Intelligence X390 系列则针对生成式 AI 推论提供了强大的向量运算能力,成为边缘 AI 的首选。


Andes晶心科技

作为总部位於台湾的IP供应商,晶心科技(Andes)在亚洲生态系中具备无可取代的地位,且其在「车用认证」与「软硬体协同优化」上展现了极强的韧性。


晶心的AndesCore 45与46系列已大规模商用於各类SoC。其核心优势在於ACE(Andes Custom Extension)工具链,能自动协助客户生成客制化指令,大幅缩短开发周期。


应用包括车用电子与AIoT。晶心是首批通过 ISO 26262 道路车辆功能安全认证的 RISC-V IP 供应商。其 AX45MPV 系列向量处理器正被广泛用於自动驾驶中的感测器融合与雷达信号处理。晶心的营收结构正从一次性授权转向量产权利金。


MIPS

MIPS的故事是半导体历史中最令人惊讶的转折。曾经与x86、Arm并列的传统架构王者,在2022年左右果断放弃了自有架构,全面拥抱RISC-V。


转型後的MIPS并非从零开始,而是将其数十年累积的「硬体多执行绪(Multi-threading)」技术与RISC-V结合。2024至 2026年间推出的eVocore P8700系列,是目前市面上极少数支援硬体多执行绪的高性能RISC-V核心。


重点应用包括ADAS与自动驾驶。MIPS 成功拿下了Mobileye等重量级客户的订单。其 P8700 的核心价值在於,它能在单一核心内处理来自多个感测器的即时数据,这对於对延迟极度敏感的自动驾驶系统(L2+/L3)来说,比单纯增加核心数量更具效率。


也正因为MIPS的加入,象徵着 RISC-V 已具备承载「高可靠性、高计算密度」任务的工业级能力。


重点应用领域的版图扩张


图二 : RISC-V的主要竞争优势。
图二 : RISC-V的主要竞争优势。

软体定义汽车

汽车产业正处於从传统燃油车转向智慧座舱与自驾车的转捩点。RISC-V 的客制化能力允许车厂根据特定的视觉识别演算法设计晶片,且开源架构能有效规避单一供应商断供的风险。


目前从最基础的车窗控制、座椅调节(MCU),到高阶的 ADAS 域控制器,RISC-V 的渗透率正快速攀升。


生成式AI与资料中心加速

随着LLM(大语言模型)进入边缘装置,市场需要大量低功耗、高通量的推论晶片。RISC-V的向量扩展(RVV)与矩阵扩展(Matrix Extension)为AI加速器提供了极隹的底层支撑。


在资料中心,RISC-V正从DPU(资料处理单元)与安全处理器出发,逐步渗透到主流运算节点。


繁荣背後的暗流

尽管出货量突破百亿大关,但要撼动x86与Arm筑起数十年的护城河,RISC-V仍面临严峻的考验。


碎片化(Fragmentation)

RISC-V最大优势是「自由」,而最大的隐??则是「过度自由」。由於各家厂商都能根据需求添加自定义指令,这导致了硬体实现的碎片化。如果A公司的 AI扩展指令与B公司完全不相容,软体开发者就必须为不同晶片重复撰写底层代码。


虽然RISC-V国际协会推出了配置规范来标准化通用指令组合,但如何平衡创新自由与生态统一,仍是社群长期拉锯的难题。


软体债的补齐速度

一般来说,硬体开发只需几年的时间,但软体生态的积累需要数十年的过程。虽然GCC与LLVM已支援RISC-V,但在生成程式码的执行效率上,尚未达到Arm编译器那样极致的优化水平。


专利保护与法律防线

随着RISC-V开始威胁到既有巨头的利益,专利诉讼可能成为未来的战场。虽然指令集本身是开源的,但微架构的具体实现(如SiFive或晶心的特定电路设计)仍受到保护。


此外,现有架构巨头是否会利用其庞大的专利库进行「交叉授权」阻击,也是新兴RISC-V厂商必须面对的法律隐??。


结语

RISC-V的崛起,不仅仅是技术的更迭,更是一场关於「运算主权」的革命。它让中小型晶片设计公司拥有了与巨头竞争的机会,也让特定领域计算(DSA)能以更低的成本实现。


到了今天,软体与硬体的界线因开源而模糊,RISC-V的出现,正逐步带领我们走向一个更灵活、更高效、且由社群共治的半导体未来。这不再只是开源爱好者的理想,而是全球科技巨头必须面对的、不可逆转的商业趋势。


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