【全文】物聯網當靠山 RISC-V台廠揪團單挑ARM

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力晶及聯發科集團是台灣RISC-V聯盟重要推手。左為聯發科董事長蔡明介、右為力晶集團董事長黃崇仁。
力晶及聯發科集團是台灣RISC-V聯盟重要推手。左為聯發科董事長蔡明介、右為力晶集團董事長黃崇仁。

物聯網時代來臨,不管是電視、冰箱、燈泡,甚至汽車,全都內建智慧連網功能,代表處理器需求越來越大。本刊調查,就在擁有手機處理器架構9.9成市占的霸主安謀(ARM)被美商輝達(nVIDIA)併購,中立性備受質疑之際,一個以開放、架構免費為訴求的RISC-V處理器聯盟,正挾著小型、低成本等優勢迅速崛起。不僅獲得蘋果、英特爾等科技巨頭青睞,台廠也在蔡明介、黃崇仁等科技大老登高一呼下揪團組成聯盟,成為足以單挑安謀龍頭地位的新勢力。

9月初,美國科技巨擘蘋果(Apple)在官網上打出一則人才招募廣告,徵數位「RISC-V高效能工程師」(RISC-V High Performance Programmer)。蘋果產品iPhone、iPad全採用安謀(ARM)架構處理器,10月中發表的全新MacBook筆電更將擺脫英特爾,全面改用安謀架構開發的M1處理器,卻傳出蘋果招兵買馬要找RISC-V工程師,立刻引發側目。

無獨有偶,正大舉揮軍晶圓代工市場的半導體巨擘英特爾,日前也傳出打算斥資20億美元(約新台幣550億元)購併矽谷新創公司Sifive,計畫開發RISC-V架構處理器來對抗安謀。

 

開放低成本 廣受歡迎

二大科技巨頭爭相發展的RISC-V,究竟是何方神聖?有何迷人之處?原來,RISC是精簡指令集(Reduced Instruction Set Copmuting)的縮寫,起源於1980年代,與英特爾x86一樣都是處理器架構,但RISC減少電腦運算指令,讓晶片設計更為簡化。2010年,美國柏克萊大學教授Krste Asanović團隊,不滿安謀不願進一步開放,憤而開發出第五代架構RISC-V,就如同軟體世界的開放原始碼軟體Linux一樣,都擁有開放、架構免費的特性,因此號稱「晶片世界的Linux」。

物聯網商機大爆發,研究機構預估2025年全球物聯網裝置數量將突破624億個。(東方IC)
物聯網商機大爆發,研究機構預估2025年全球物聯網裝置數量將突破624億個。(東方IC)

 

「RISC-V架構第一的優勢就是開放,在合乎規範下,任何人都可以自由使用,因架構免費,相較於ARM必須收取高額的授權金,同時還要簽署一大堆保密協定,RISC-V非常適合小型IC設計與新創公司。加上RISC-V本身是個國際社群,不像ARM是一家商業公司,需要豐厚的利潤,這些都可以降低使用者成本。」資深半導體專家分析RISC-V受歡迎的原因。

指令更精簡 成長可期

其實RISC-V與ARM也算是同門師兄弟,二者都屬於精簡指令集,但RISC-V比起ARM更為精簡,一般而言,一個ARM處理器要用到1,000、甚至1,500個指令集,但RISC-V最少只需要4、50個,最多2、300個,相當適合開發給輕巧、低耗電的裝置使用。

手機晶片架構霸主ARM見RISC-V成為潛在威脅,決定重手打擊,沒想到反而助長RISC-V陣營聲勢。(翻攝ARM TAIWAN臉書)
手機晶片架構霸主ARM見RISC-V成為潛在威脅,決定重手打擊,沒想到反而助長RISC-V陣營聲勢。(翻攝ARM TAIWAN臉書)

 

挾著小型、架構免費、開放、可擴充的設計優勢,RISC-V已成為IC設計業者開發物聯網(IOT)晶片的重要架構。「RISC-V才剛開始長大,20年後絕對有與安謀並駕齊驅的實力。」產業研調機構微驅科技總經理吳金榮點出RISC-V的潛力。

市調機構Semico research預估,RISC-V的處理器出貨量到2025年可達624億顆,從2019至2025年的年複合成長率高達近200%。另一家市調機構Counterpoint research預期,雖然未來幾年安謀仍在半導體市場占有超過1/3的市占率,但RISC-V崛起已不容忽視。「2025年,RISC-V在物聯網晶片的滲透率將達28%,工業用晶片市場達12%,車用晶片滲透率上看10%。」報告中指出。

令人玩味的是,RISC-V這幾年會一夕爆紅,甚至引發蘋果、英特爾的興趣,全因最大敵手、坐擁手機晶片架構9成9市占,2016年被日本軟銀集團創辦人孫正義以320億美元(新台幣8,900億元)併購的安謀,無意間幫了RISC-V一把。

 

生態系重疊 架網互軋

2018年6月,一個名為riscv-basics.com的科技網站,突然發文強力批判RISC-V,列舉了RISC-V的種種缺點。事後,安謀還大方承認該網站是他們做的,「本意是為了增進大家討論晶片架構,而不是惡意攻擊RISC-V。」安謀發言人強調。

蘋果公開徵求RISC-V工程師,專家認為蘋果可能考慮導入RISC-V架構給未來產品使用。
蘋果公開徵求RISC-V工程師,專家認為蘋果可能考慮導入RISC-V架構給未來產品使用。

 

安謀此舉立刻引發眾怒,一群開發RISC-V晶片的科技人也建立arm-basics.com網站回擊,不僅揭露安謀收取產品營業額1%的授權金,還批評安謀生態系,讓驗證消耗巨大時間成本,更揭露安謀安全性上的黑歷史,雙方一來一往好不精彩。迫於輿論惡評,最後安謀默默關閉了riscv-basics.com網站,重手打壓卻適得其反。

「RISC-V才剛初試啼聲,ARM已是壟斷市場9成的霸主,大鯨魚欺壓小蝦米,只會更壯大對手。」吳金榮解讀,顯然安謀看出RISC-V宛如童年版的自己,未來會是嚴重威脅,才會重手打壓。

 

「RISC-V已發展超過10年,開發晶片的生態系也越來越健全,全球已有300多家業者加入,而且RISC-V生態系成員與安謀生態系大量重疊,很多公司同時用2個架構開發產品,證實ARM的擔憂是對的。」一位資深半導體業者觀察。

半導體大老 催生晶心

就在RISC-V羽翼漸豐,逐漸威脅安謀之際,造化弄人,2020年繪圖晶片大廠輝達執行長黃仁勳砸下400億美元(新台幣1.1兆元)重金宣布收購安謀,不但牽動美、中、歐盟等大國間的政治角力,更讓科技業譁然,因為本就是晶片業一方之霸的輝達,一旦吃下安謀,現在採用安謀架構開發晶片的業者,包括蘋果、高通、聯發科、谷歌、微軟、華為、特斯拉等科技巨頭,都擔心安謀「中立性」不再,不僅先後出言反對,更進一步開始思考「腳踏兩條船」,跳槽到RISC-V陣營。

輝達總裁黃仁勳花重金購併ARM,不僅引發多國反對,眾多科技大廠也紛紛跳出來質疑ARM未來的中立性。
輝達總裁黃仁勳花重金購併ARM,不僅引發多國反對,眾多科技大廠也紛紛跳出來質疑ARM未來的中立性。

 

「輝達敵人頗多,若安謀真被輝達購併,那麼安謀的客戶機密很難保證不會洩漏給輝達,出貨量、價格、使用的IP資料都將不保,這是大家最care(在意)的。」吳金榮點出關鍵。

不僅科技巨頭看好RISC-V潛力,不少國家更把RISC-V列入國家級計畫,中國科學院就推出RISC-V處理器「香山」,而由歐洲10個國家聯手合作的歐洲處理器計畫(European Processor Initiative ;EPI)也採用RISC-V架構設計歐洲處理器加速器(EPAC),並完成首輪測試,替歐洲自行開發超級電腦邁出了第一步。

為反擊安謀打壓,一群RISC-V支持者成立網站,揭露與安謀合作的不合理之處。
為反擊安謀打壓,一群RISC-V支持者成立網站,揭露與安謀合作的不合理之處。

 

就在蘋果、英特爾等大咖紛紛卡位RISC-V的同時,在全球半導體市場擁有舉足輕重地位的台廠,也沒有缺席;其中,自稱半導體界老兵的聯發科董事長蔡明介,旗下轉投資的晶心就已被視為台灣RISC-V領頭羊。

成立已滿16年的晶心科技,是台灣唯一一家做處理器矽智財(IP)授權的公司,也被稱為「台版安謀」。2005年,政府推動「矽導計畫」,並由時任交大校長的張俊彥領導,推動5個處理器(Processor)計畫。其中之一就是打造「台灣芯」,目的即是降低對英特爾、安謀的依賴,在張俊彥與蔡明介主導下成立了晶心,並由前智原總經理林孝平出任第一任總經理,林孝平又把時任智原副總的林志明找來接手總座。

投入矽智財 做出口碑

但是晶心一路走來的過程並不順遂,創立後連虧9年,合計燒掉約10億元、減資3次,後來智原淡出,又引進國發基金投資才撐過低潮期。「很感謝蔡董把我們留下,並一直照顧。」林志明接受本刊訪問時感性地說。

台灣RISC-V聯盟希望透過產、學、研合作,串聯海內外科技界生態系資源,提升台灣產業競爭力。
台灣RISC-V聯盟希望透過產、學、研合作,串聯海內外科技界生態系資源,提升台灣產業競爭力。

 

在蔡明介的支持下,5年前晶心投入RISC-V矽智財開發,在中美科技冷戰下,讓晶心率先受益,不少中國大陸IC設計業者上門尋求合作,去年輝達併購安謀,讓安謀的中立性備受質疑,進而吸引歐美客戶找上晶心,業務蒸蒸日上。

對於晶心為何會選擇加入RISC-V陣營,林志明向本刊透露:「一開始也很猶豫,但內部討論後覺得RISC-V可以帶進更多資源,既然不容易打贏它,那就加入它。」

2016年,晶心不僅加入RISC-V基金會,林志明還當選RISC-V國際協會董事,白天談生意,晚上還得跟其他國際會員視訊開會,緊跟RISC-V的技術趨勢。晶心也在隔年推出第一個RISC-V架構晶片。

進入智慧城市,基礎設施及連網裝置將數以兆計,讓RISC-V有無限發揮空間。(東方IC)
進入智慧城市,基礎設施及連網裝置將數以兆計,讓RISC-V有無限發揮空間。(東方IC)

 

晶心目前擁有數十家客戶,聯發科、瑞薩、力旺、旺宏、SK電信、RAMBUS等國內外大廠均在名單上。營收方面,今年上半年RISC-V營收比重已達57%,既是國內先驅也是領導者,更是全球前3大RISC-V矽智財供應商。

回首來時路,林志明感慨地說,一開始面對客戶時最常聽到的就是「你們的東西做出來能用嗎?」晶心自行投入生產晶片,做出內建晶心科技設計的CPU,實際展示給客戶看,證明晶心產品兼具高效能、低耗能的優點;此外,晶心願意為客戶提供服務及技術支援,有效協助客戶加速產品上市的時程目標,逐漸在業界做出口碑。

台廠組聯盟 凝聚戰力

晶心科技已是台灣最重要的RISC-V IP供應商,位居全球前三大,董事長林志明期許公司成為「台灣的安謀」。(翻攝晶心科臉書)
晶心科技已是台灣最重要的RISC-V IP供應商,位居全球前三大,董事長林志明期許公司成為「台灣的安謀」。(翻攝晶心科臉書)

 

對於晶心進入RISC-V,林志明透露:「他(蔡明介)最常說:就照你們的想法去做。」用這句簡潔有力的話表達支持。率領聯發科軍團與高通等國際大咖對戰多年的蔡明介,深知做IP的辛苦,甚至公開喊話,要大家多用晶心的IP,聯發科有很長一段時間都是晶心最大客戶,直到近年晶心客戶開拓有成,聯發科占營收比重已降到1成;今年7月,蔡明介將董座交棒給林志明,完成世代交替,代表晶心科技已夠強、夠壯,可以不靠聯發科庇蔭單飛了。

為壯大台灣RISC-V陣營實力,除了蔡明介之外,在力晶集團董事長黃崇仁、力晶總經理王其國與林志明等人奔走下,2019年台灣RISC-V聯盟成立,並由王其國擔任會長。

目前加入聯盟的台廠已有20多家業者,從半導體到終端客戶都有,除獲力晶、聯發科2大集團力挺外,像是神盾、新唐、凌陽、亞信電、虹晶等IC設計業者也不缺席,另外,晶圓代工二哥聯電,還有晶片軟體開發商IAR、嵌譯、科特思也都看好商機紛紛加入,過去採用安謀架構開發物聯網產品的台廠,如城網、博誠、極趣、佰新科技也都搭上列車,準備迎接RISC-V商機。

「RISC-V是台灣半導體另一個未來的機會,因為英特爾跟微軟控制我們很久了,有了安謀後,年輕人要做安謀的東西,還是要付費。現在的RISC-V,對很多新進者來說,未來就不用再被大系統控制。」一路看著台灣成為全球半導體重鎮的黃崇仁說。

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「RISC-V開發自由度高,對於產業的創新幫助很大,不管是物聯網、AI都是新的領域,產品非常多元,業者可以各自發揮,等於給一根釣竿,讓他各憑本事去釣魚,RISC-V下一個黃金十年才要開始。」目前擔任聯盟會長的王其國相信,台灣半導體本來就是國際龍頭,且電子科技業供應鏈完整,未來在RISC-V若能發揮群體的戰力,台灣在全球科技界的地位將更加穩固。

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