【CPU設計開放標準關鍵人物：RISC-V基金會執行長Calista Redmond】開源解放了硬體產業，CPU設計才能創新

開源軟體盛行多年，近來，一個晶片層級的新興「開源」指令集架構RISC-V，迅速在開源硬體市場上嶄露頭角，不僅業界看好它有機會挑戰英特爾，連獨占行動處理器市場多年的Arm也備感威脅，而決定放寬指令集的限制，更讓RISC-V成為近來最火紅的開源硬體技術。

為何這個指令集架構會特別不同？為何AI應用需要採用這樣架構？超過491個會員的加入，又代表了什麼意義？iThome越洋採訪了現任RISC-V基金會執行長Calista Redmond來解答。

Q：RISC技術發明人曾指出，RISC-V將成處理器界Linux，這要如何實現？

 A  RISC-V基金會將會建立一個軟硬體創新者能共同合作的開放社群，作為引領RISC-V ISA（指令集架構）未來發展方向和推動之用。生態系的建立，需要透過這個RISC-V標準，才能支援許多不同的CPU供應商，讓他們能在不同的應用領域上彼此競爭。

甚至，如果沒有這一個開放標準，現在，許多學界的晶片專案也無法採用開源作法。

RISC-V有諸多優勢，包括了開放性、簡易性、簡潔設計、模組化、擴充性和穩定性。基金會還擁有20多個工作小組和委員會，持續開發各種擴充指令、工具和策略，以加速實作、設計及採用。

我們的小組也致力於安全性、ISA指令擴充、驗證與法遵、模擬、軟體以及許多業界關注的應用領域，如HPC等，還有學術界。

為了凝聚社群力量，每年RISC-V基金會都會舉辦全球性活動來討論當前和未來的RISC-V重要專案計畫，包括商用及開源實作、軟體及矽晶片、向量與安全性、應用和加速器、模擬基礎設施等等。我們也積極推動相關RISC-V系列講座及活動。

Q：RISC-V真的可以打破摩爾定律瓶頸，找到新出路嗎？

 A  過去10年來，由於我們不再單靠傳統半導體的物理運作原理及製程來解決問題，如增加電晶體或縮小核心，半導體產業想盡辦法用各種手段要來解決摩爾定律的瓶頸。

RISC-V已經是能夠提高CPU運算效能的一種創新方法。因為RISC-V提供機會，讓設計者可以發展專有版本的CPU實作，而在企業研發產品時也有好處，可以縮短硬體開發時間，能降低策略成本和整體風險。當生態系持續成長茁壯，想到這些採用者會如何從開源找出更多實作的可能性，就很令人期待。

RISC-V基金會成員來自超過491個組織、個人以及學術機構，這裡有一個活躍的社群，來推動整個生態的持續發展，包括批准規格、法遵測試和軟體驗證套件，以及其他技術交付等。

Q：為何開源對RISC-V架構如此重要？

 A  就像開源軟體解放整個產業一樣，RISC-V致力於打破處理器設計的獨占。透過開放、無償、免授權方式提供，使得RISC-V更容易擴散到更多產業，包括晶片和設備製造商，用在自己的CPU設計上，來新增擴充指令或加入客製功能，以滿足不同市場的需求。

Q：RISC-V如何跟 x86與Arm處理器競爭？

 A  不同於傳統的處理器ISA（編按：指x86或Arm體系），採用相容RISC-V的ISA，不僅架構設計簡單，也較不占空間，現階段大約有20多個獨立ISA，每個ISA都專注於一組特定的功能。由於在ISA層並不涉及CPU實作方式，而是通過整個SoC組成和其他設計屬性來定義，因此，工程師可以依據自身需求，來決定是要加大核心打造更強大CPU，或是採用小核心，來達到高度省電的設計。RISC-V還有另一個好處是，開發者還能加入自己的指令集，做為特殊指令用途，來放進自己的CPU，不須經過任何批准。

另外，由於RISC-V的核心規範本身，是以創用CC授權，使用者可免付權利金，這提供了更大的靈活彈性，可以將一個相容RISC-V指令集的CPU設計，從FPGA移植到一個ASIC或另一個FPGA，無須修改軟體。有了這些好處，都能幫助這些採用者加速創新。

Q：AI加速器晶片使用這個架構的好處？

 A  能塑造產品差異化。現在許多應用都需要AI加速，在硬體上，不僅需要處理通用型任務，還需要針對密集運算的關鍵任務（比如AI推論）進行加速。像是智慧型嵌入式視覺這類主流AI應用，就需要一個高效能的AI推論加速器，搭配功能強大的應用處理器，還要有高度彈性的可程式化邏輯FPGA晶片，才能將各種感測器，包括攝影鏡頭、顯示器和其他周邊設備取得的影像資訊，交由這些專門CPU執行。

在RISC-V CPU中，設計者可以使用自己設計的客製指令，作為特定領域應用的加速（DSA）用途，這就可以建立產品的差異化，而且更省成本和功耗。RISC-V的可擴充性，意味著，有可能設計出一個CPU，需要執行程式碼比之前體積更小、更輕量，從而減少記憶體需求，甚至能成為降低能耗的關鍵。

Q：對於RISC-V生態系未來發展有什麼期待？

 A  未來5年，RISC-V生態系有機會快速成長。

根據產業研究機構Semico最新的預測，到了2025年，市場採用RISC-V的CPU總核心數將會達到624億顆！

屆時，我期待看到RISC-V可以實作出更多新式CPU類型，可以被運用在創新的消費型裝置、工業應用、HPC應用與其他更多領域應用上。

Q：Arm開始鬆綁專有指令集會有什麼影響？

 A  不少公司開始允許透過客製化指令的方式，讓晶片製造商使用在自己的CPU，以提高設計彈性和擴充性，這樣的趨勢在電子業日益明顯，利用這些客製晶片，來優化效能、降低成本，建立有別於競爭對手的差異。

Q：RISC-V基金會下一步目標是什麼？

 A  我們將繼續完善RISC-V標準及其技術，讓採用者能更容易在自己的產品實作完整RISC-V核心。其次，則要擴大社群成員的規模，可延伸到更多相關領域，以及加深社群參與。為此，我們將聚焦擴大發展生態系，可以橫跨不同產業，而且是全球性的，來提供更多支援與教育工具，以便於加快OS、硬體實作與開發工具的發展腳步。我們的目標，是要加速產業採用RISC-V，進而使所有社群參與者都能從中共享其利益。

Q：為何要來臺灣舉辦研討會？

 A  臺灣擁有很強健的嵌入式開發與程式開發服務經濟。在亞洲多達2千萬隻健身手環和智慧手錶，均內建RISC-V處理器，此外，在臺灣，也有老字號CPU設計廠商晶心科技，成立多年，它也是深耕RISC-V生態系的資深成員之一。我們已經建立合作夥伴關係，也打算發展新的合作。而通過開放標準的協作，我們也鼓勵更多組織和個人能夠加入這個生態體系，共同開創一個處理器創新的新時代。

Q：就你觀察， RISC-V風潮對臺灣企業的機會和衝擊為何？

 A  從美國、歐洲到亞洲，在學界和業界都有不少人熱切投入RISC-V，帶動了生態系的蓬勃發展。臺灣也有不少RISC-V供應商和軟體開發商，基金會將提供各種工具和支援，幫助這些臺灣業者能在資安領域獲得成果，回頭壯大整體生態系。

 相關報導  CPU晶片設計也能DIY