年出貨量超100億顆，RISC-V芯片加速落地物聯(lián)網(wǎng)等中低端應(yīng)用

作為一種新興指令集架構(gòu)，RISC-V精簡、模塊化的特征完全符合物聯(lián)網(wǎng)多元化、碎片化的應(yīng)用場景。此外，RISC-V開源、低費用的發(fā)展模式可大幅降低行業(yè)門檻，為物聯(lián)網(wǎng)市場提供低成本、高效率、應(yīng)用范圍更廣的處理器產(chǎn)品。因此，RISC-V以物聯(lián)網(wǎng)為破局點，近年來迎來了快速發(fā)展。

根據(jù)RISC-V基金會的數(shù)據(jù)，2022年采用RISC-V芯片架構(gòu)的處理器已出貨100億顆，其中一半來自中國。據(jù)其預(yù)測，到2025年RISC-V芯片出貨量將突破800億顆（此前RISC-V2021年中國峰會預(yù)估為600億顆），增長速度遠超預(yù)期。

在物聯(lián)網(wǎng)上的成功，僅是RISC-V商業(yè)化發(fā)展的第一步。有了物聯(lián)網(wǎng)的自我證明案例后，給了RISC-V在其他領(lǐng)域百花齊放奠定了良好的基礎(chǔ)。根據(jù)Wilson Rearch Group與西門子的數(shù)據(jù)，在全球RISC-V眾多項目中，除了在 CPU、MCU處理器的占比略超過40%外，在PC、服務(wù)器、自動駕駛、軍工、工業(yè)、通信、醫(yī)藥設(shè)備、消費娛樂等領(lǐng)域也已經(jīng)開始逐漸滲透。

RISC-V在各行業(yè)的應(yīng)用占比情況

資料來源：Wilson Research Group，西門子

看到RISC-V帶來的巨大機遇后，國內(nèi)外大廠紛紛欲試，相繼發(fā)布了多款基于RISC-V指令集的芯片產(chǎn)品。

從國外來看，西部數(shù)據(jù)此前發(fā)布了SweRV系列產(chǎn)品，主要應(yīng)用在在家存儲器上。恩智浦發(fā)布了RV32M1產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車等領(lǐng)域，目前尚處于測試階段。此外，還有Imagination、Microchip等眾多公司也陸續(xù)發(fā)布了多款基于RISC-V指令集的芯片產(chǎn)品。

值得注意的是，目前國外廠商大部分RISC-V芯片的底層IP內(nèi)核用的都是SiFive的產(chǎn)品，而高通、三星、英特爾等公司更是和SiFive深度綁定，參與了其多輪融資，以獲得最先進的RISC-V IP核使用權(quán)。

資料來源：芯八哥整理

從國內(nèi)來看，近年來在RISC-V 市場上涌現(xiàn)出了包括阿里巴巴平頭哥、芯來科技、賽昉科技等優(yōu)秀的RISC-V IP廠商，基于這些廠商IP核的芯片產(chǎn)品已經(jīng)逐步實現(xiàn)大規(guī)模出貨。比如阿里巴巴平頭哥此前發(fā)布了玄鐵C906、910等系列IP產(chǎn)品，合作企業(yè)包括愛普特、全志科技、卓勝微、中科藍汛等。其中，愛普特在2021年出貨量超過1億顆，位列國內(nèi)非ARM核32位MCU出貨量和市占率第一。

正是由于眾多類似愛普特的企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)MCU等市場的量產(chǎn)出貨，極大的推動了RISC-V在中低端市場的快速普及。截至目前，平頭哥玄鐵系列處理器IP已經(jīng)累計出貨超25億顆，擁有150余家客戶、超500個授權(quán)數(shù)，成為中國大陸應(yīng)用規(guī)模最大的國產(chǎn)RISC-V 內(nèi)核廠商。

此外，中國臺灣廠商Andes Technology（晶心科技）在2021年的IP出貨量也已超30億，實現(xiàn)2017~2021年化增長率達50%的好成績。而如果累加的話，截至2021年底晶心科技的RISC-V IP的總出貨已超100億，是目前已知的全球出貨量最大的RISC-V IP廠商。

這些廠商的快速發(fā)展與RISC-V生態(tài)環(huán)境的不斷完善息息相關(guān)。

早在2015年，為了推進RISC-V生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)，國際RISC-V基金會成立。成立至今，RISC-V基金會已擁有超過327家成員，包括谷歌、美光、英偉達、恩智浦、高通、三星、西部數(shù)據(jù)、臺積電、英飛凌、意法半導(dǎo)體、聯(lián)發(fā)科、阿里巴巴、華米科技、華為、全志科技、君正、樂鑫、芯來科技等一眾知名半導(dǎo)體企業(yè)。除了國際RISC-V基金會外，2018年中國本土還建立起中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（簡稱CRVIC）、中國開放指令生態(tài)聯(lián)盟（簡稱CRVA）和RISC-V基金會中國顧問委員會，以促進RISC-V的宣傳推廣與生態(tài)建設(shè)。

高端領(lǐng)域迎來實質(zhì)性的突破，RISC-V在服務(wù)器領(lǐng)域中的占比有望不斷提高

服務(wù)器本質(zhì)上是一種高性能計算機，在數(shù)據(jù)中心硬件成本中占比70%左右，是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。

根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，2022年全球服務(wù)器出貨量已突破1516萬臺，同比增長 12%，產(chǎn)值達1215.8億美元。隨著以ChatGPT帶動的人工智能應(yīng)用加速普及，到2025年出貨量有望增長至2,210.7萬臺。

資料來源：芯八哥整理

從競爭格局來看，近年來全球服務(wù)器市場格局相對穩(wěn)定，新華三/HPE、戴爾、浪潮及聯(lián)想占據(jù)主要的市場份額。此外，以超微、廣達、仁寶及鴻海精密等為代表的ODM廠商隨著定制化需求的不斷增長，市場份額也得到一定提升。

資料來源：芯八哥整理

在服務(wù)器中，CPU處理器負責(zé)整個服務(wù)器的運算與控制，相當(dāng)于人的大腦，是直接影響到服務(wù)器性能的核心部件。單臺服務(wù)器可由多個 CPU組成，一般服務(wù)器CPU個數(shù)多為2-4顆，CPU越多服務(wù)器性能越高。

而在指令集架構(gòu)方面，目前x86、Arm和RISC-V芯片都有著一定的市場份額。據(jù)Wind、omdia及IDC的數(shù)據(jù)，2022年全球服務(wù)器市場中，x86芯片占據(jù)了約92.6%的市場份額，而Arm芯片占據(jù)了7.1%的比例，RISC-V芯片則占據(jù)了0.3%的市場份額。

資料來源：芯八哥整理

具體來看，X86服務(wù)器芯片方面，市場長期被Intel和AMD為代表的廠商壟斷，包括新華三/HPE、戴爾、浪潮及聯(lián)想等服務(wù)器大廠普遍使用的都是Intel和AMD的X86架構(gòu)芯片。以浪潮的通用服務(wù)器NF5260M6為例，該產(chǎn)品是搭載第三代英特爾?至強?可擴展處理器的一款2U雙路機架式服務(wù)器，采用英特爾最新的10nm工藝，可支持1-2個英特爾? 至強? 第三代可擴展處理器。與上一代20核Cascade Lake相比，IPC性能提升了20%，并且在主流數(shù)據(jù)中心工作負載上性能平均提升了46%。

ARM服務(wù)器芯片方面，其因具備較低的成本和功耗優(yōu)勢，近年來發(fā)展迅猛，市場份額由2021年的4.6%提升到了2022年的7.1%。目前國內(nèi)外包括Ampere、谷歌、亞馬遜、高通及華為、阿里、飛騰等均積極進行布局。其中，由軟銀、微軟、甲骨文投資，英特爾前總裁Renee James創(chuàng)立的服務(wù)器芯片獨角獸公司Ampere （安晟培半導(dǎo)體）已經(jīng)在ARM服務(wù)器芯片市場坐穩(wěn)了一席之地，主要客戶包含微軟、甲骨文、騰訊云、阿里云等，且正在馬不停蹄的向5nm的AmpereOne芯片目標邁進。

由于受到生態(tài)的制約，在2020年以前RISC-V芯片在高端服務(wù)器市場的應(yīng)用基本上是一片空白。雖然市場上也經(jīng)常會出現(xiàn)一些廠商發(fā)布RISC-V服務(wù)器芯片的消息，但是真正能夠最終落地并且在終端客戶中實現(xiàn)大批量交付的寥寥無幾。

不過，從2021年開始，隨著以云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等為代表的技術(shù)快速發(fā)展以及 RISC-V架構(gòu)生態(tài)的逐漸完善，越來越多的芯片廠商開始在服務(wù)器中采用RISC-V指令集架構(gòu)，以提高芯片的性能、靈活性和可定制性。

資料來源：芯八哥整理

截至目前，已有部分有技術(shù)研發(fā)實力的國外內(nèi)大廠率先發(fā)布及量產(chǎn)了RISC-V指令集架構(gòu)的服務(wù)器產(chǎn)品。具體來看，主要分為兩大陣營：一是主要基于美國SiFive公司P550/ P650的IP核為基礎(chǔ)的服務(wù)器產(chǎn)品，包括英特爾的HorseCreek、谷歌的Intelligence X280等；二是主要基于阿里平頭哥玄鐵內(nèi)核系列的產(chǎn)品，主要包括算能科技的SG2042、阿里巴巴的含光800等。

以算能科技為例，SG2042是算能科技與中科技術(shù)西部研究院共同研發(fā)，并且基于阿里平頭哥高性能RISC-V內(nèi)核玄鐵系列打造的64位RISC-V處理器，擁有64個核心，還有64MB L3緩存，典型功耗120W，支持4通道ECC內(nèi)存，支持2x PCie 4.0 x16，可配置雙路CPU。目前該產(chǎn)品已經(jīng)適配了Ubuntu、Arch Linux、openEuler、Deepin等多款操作系統(tǒng)，已于3月份開始批量交付。

算能科技與中科技術(shù)西部研究院共同研發(fā)的SG2042產(chǎn)品

資料來源：能科技

和上述這些廠商相比，Ventana Micro systems可以說是RISC-V服務(wù)器領(lǐng)域中比較獨特的一家公司。

該公司面向服務(wù)器的CPU——Veyron V1采用了先進的5nm制程工藝，基于Ventana自研的高性能RISC-V內(nèi)核，8流水線設(shè)計，主頻高達3.6GHz，每個集群最多16個內(nèi)核，多集群最多可擴展至192核，可以滿足數(shù)據(jù)中心的各種需求。目前，Veyron V1已經(jīng)流片成功，預(yù)計將會在2023年年中正式推出，并將于下半年于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中正式部署。

對于行業(yè)來說，RISC-V芯片的應(yīng)用將會降低服務(wù)器的能耗和成本，提高服務(wù)器的性能和可靠性。隨著RISC-V的不斷發(fā)展，其在服務(wù)器市場中的份額將會逐漸擴大，并且可能會對x86和Arm處理器的市場地位產(chǎn)生一定的沖擊，以促進行業(yè)的優(yōu)化和發(fā)展。

從更大的格局來看，中國目前是RISC-V基金會成員最多以及RISC-V芯片出貨量最大的國家，在中美貿(mào)易摩擦不斷強化的當(dāng)下，中國企業(yè)有望抓住RISC-V快速發(fā)展的機會，通過在底層IP以及CPU的自研,以實現(xiàn)中國半導(dǎo)體在服務(wù)器等關(guān)鍵領(lǐng)域的自主可控。