電子發燒友網報道(文/黃山明)隨著物聯網技術的發展,智能家居市場正在迅速增長。RISC-V作為一種開源的指令集架構,具有模塊化、可擴展、易定制的優勢,非常適合應用于智能家居領域。
在智能家居中,各種設備需要連接互聯網,進行數據傳輸和處理,因此需要高性能、低功耗的處理器。RISC-V由于其開放性和靈活性,可以針對不同的應用場景進行定制化設計,滿足智能家居設備對性能和功耗的要求。
RISC-V芯片有望在2025年增至800億
作為當前流行的一種精簡指令集,RISC起源于美國加州大學伯克利分校的EECS部門的計算機科學部門的David Patterson教授及其團隊的一項課題研究。而之所以研究RISC指令集,主要是因為當時英特爾、Arm等CPU廠商對于CPU架構的授權要求嚴格,授權費用高昂,市場上又沒有其他的開源或者免費的選擇,因此從零開始設計一套全新的開源CPU架構。
這也讓RISC-V從設計之初,便具備指令精簡、模塊化、開源、可擴展、免費等優點。其中最值得注意的便是,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允許任何人設計、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。
巨大的優勢讓RISC-V架構在過去的十余年里飛速發展,一躍成為比肩x86、Arm的第三大架構。有數據顯示,Arm架構用了17年完成了100億內核出貨量,而RISC-V只用了12年。據RISC-V基金會的數據,2022年采用RISC-V芯片架構的處理器核已出貨100億顆。
看到RISC-V如此廣受歡迎,RISC-V之父&圖靈獎得主David Patterson在今年樂觀表示,已經有超過70個國家的開發者正在研究RISC-V,預計3到5年后RISC-V將無處不在。
據市場分析機構Counterpoint Research預測,到2025年,RISC-V 處理器累計出貨量將超過800億顆,年復合增長率高達114.9%,屆時RISC-V將占據全球14%的CPU市場、28%的IoT市場、12%的工業市場和10%的汽車市場。
此外還有研究數據顯示,基于RISC-V架構的AI芯片市場,到2027年將達到2910億美元,年復合增長率73.6%;在通信類AI SoC市場,RISC-V從2019年到2027年間將保持21.2%的年復合年增長率;在數據中心市場,2021到2025年RISC-V CPU核市場的年合增長率將高達115%。
目前,包括AMD、英偉達、華為、谷歌、英特爾等公司,正在推進RISC-V的應用和生態系統的發展,在處理器領域,也有越來越多的RISC-V產品被推出,包括SiFive的U8、U7系列,英偉達的Grace處理器,華為的鯤鵬處理器以及平頭哥的玄鐵系列等。
在操作系統方面,包括 Linux、安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龍蜥、統信、 openKylin、創維酷開系統等操作系統都已經進行了支持。
智能家居是RISC-V的重要市場
與x86、Arm主要應用在智能手機、PC或游戲主機等產品不同,RISC-V將目光集中在IoT、AI、智能家居以及高性能計算等領域。這也讓RISC-V在許多用戶中的感知并沒有x86與Arm那么強。
不過錯位賽道競爭,也讓RISC-V得以迅速發展,如在智能家居領域,幾乎只要使用過智能家居設備的,大概率都會成為RISC-V的消費者。
由于RISC-V本身是基于精簡指令集計算原理,建立的一個整數運算指令集,只有不到50條基本指令。并且還采用了模塊化設計,對于不同處理要求的加速芯片都是兼容的,加上可移植性好,能夠跨平臺移植代碼。而免費開源,更是意味著可以節省高昂的授權費用。
這也讓基于RISC-V的產品在智能家居領域大行其道,其性價比高、低功耗、設計簡單等優點,擊中了眾多智能家居廠商的痛點。比如RISC-V的開源特性可以激發更多的創新和競爭。廠商和開發者可以在RISC-V的基礎上進行二次開發,推出更先進、更符合市場需求的產品,推動智能家居市場的進一步發展。
尤其在一些智能家居單品上更為明顯,RISC-V能節約成本,既能節約來自ARM的授權費用,又能通過砍掉不必要的部分,再節約一點硅片面積,讓芯片成本更低一點。
此外,還有如鍵盤上的RGB等控制,筋膜槍中的電機驅動,充電管理以及控制芯片等,智能家居中的Wi-FiMCU等,都可以基于RISC-V來制作。
隨著AI技術的加入,智能家居未來在性能上的要求也將更高。而RISC-V作為一種高性能的指令集架構,可以滿足AI應用對計算性能的高要求。通過優化RISC-V的指令集和硬件設計,可以提高AI計算的效率和精度,提升AI應用的性能。
同時RISC-V可以與AI編譯器、AI加速器等軟件工具結合,提供軟硬一體的計算解決方案。這種方案可以充分發揮RISC-V在計算性能和定制化設計方面的優勢,同時提高AI應用的執行效率和可靠性。
另一方面RISC-V作為一個開源的指令集架構,擁有龐大的開源社區支持。這為AI應用提供了豐富的軟件資源和開發工具,降低了AI應用的開發和維護成本。
因此,RISC-V和AI的結合,是一種順應時代的選擇。目前AI無論是訓練還是推理,更多的是基于GPU的做法。GPU本身是一種相對專用的加速器,雖然它一直在提高完備性,但是它作為一個加速器和它的主控CPU之間,事實上在協作過程中始終還是需要開發者,包括這個生態的很多人付出非常多的工作,去解決協同的問題。
隨著服務器和超算、AI訓練和推斷、包括ChatGPT之類應用的發展,對強大算力的需求越來越迫切。鑒于RISC-V具有模塊化、可擴展、易定制的優勢,以及不受壟斷制約、供應鏈安全容易保障的優勢,不少國內廠商正在全力推進提供強大算力的RISC-V方案,以應對未來包括全屋主動智能的時代潮流。
小結
RISC-V作為一種新興的開源指令集架構,在智能家居領域具有廣泛的應用前景,可以降低芯片設計的成本和門檻,提高芯片的性能和可靠性。隨著智能家居市場的不斷擴大和技術的不斷發展,RISC-V在智能家居領域的應用前景將更加廣闊。同時,隨著RISC-V技術的不斷成熟和成本的不斷降低,RISC-V在智能家居中的滲透率也將不斷提高。