技術編輯：徐九丨發自 思否編輯部
今年 7 月，RISC-V 國際開源實驗室（RIOS）釋出了首個可執行 Linux 系統的 RISC-V 架構微型計算機 PicoRio，成為繼樹莓派之後又一款開源的微型計算機系統。
但不同之處在於，PicoRio 選擇的是全開源模式。也就是說 PicoRio 從 CPU 設計、PCB 電路板設計，再到作業系統核心軟體將全部開源。
該產品的釋出引起了全球開發者的關注，並認為這將有可能幫助 RISC-V 打破 X86 和 ARM 在晶片市場的壟斷，讓開源在硬體領域發揮更大的價值。
那麼 PicoRio 到底是個什麼東西？全開源的意義在那兒？真的能幫助 RISC-V 在 CPU 領域突圍麼？我國晶片企業紛紛押注的 RISC-V 在現在的國際情況下真的能一直保持中立、開源麼？
先行者樹莓派和破局者 RISC-V
雖然開源硬體早在上世紀 60 年代就已經有了，但開源硬體本身的成本和技術門檻決定了它尷尬的位置。
在 80 年代開源運動前後，越來越多的硬體製造商開始對自己的硬體產品閉源。從商業的角度上分析，閉源對於他們的好處確實更明顯。直到今天，大部分的硬體廠商也仍然採取這一策略。
2012 年，搭載著標準化硬體介面的樹莓派憑藉著低價、開源以及極強的可擴充性獲得了迅速的發展，一舉成為全球最受關注的開源硬體，也讓開源硬體走入了大眾的視野。截止去年年底，樹莓派的全球銷量超過了 3000 萬件，因為每一代使用的均是 ARM 架構處理器，所以對 Arm 生態的成熟、甚至嵌入式系統的發展其實也有著重大的意義。
但事情總是要分兩面來分析的。
我們都知道，目前全球的 CPU 市場幾乎被 X86 和 ARM 兩大架構壟斷，開源硬體領域也是如此。雖然是開源硬體，但 ARM 等商業晶片供應商仍然會對使用其專利者收取較高的許可費用，並且也要求籤署相關的保密協議，很多的設計優點也不會披露給客戶，即便付了授權費，指令集也十分複雜。
在這個大背景下，一套名為 RISC-V 的全新指令集在 2010 年誕生了。
RISC-V 的領導者之一是圖靈獎得主大衛·帕特森教授（David Patterson），他曾在 80 年代參與制作了 RISC 指令集。為了解決 使用商業晶片面臨的問題，他聯合了一些資金較少的小公司和研究人員，為各自特定的需求，開發自己的晶片，並要求對相關的指令集以及晶片設計進行開源。
雖然這不是第一個開源指令集，但它具有重要意義，因為其設計使其適用於現代計算裝置（如倉庫規模雲端計算機、高階行動電話和微小嵌入式系統）。設計者考慮到了這些用途中的效能與功率效率。該指令集還具有眾多支援的軟體，這解決了新指令集通常的弱點。
完全開源的 RISC-V 很快便受到了全球晶片開發者的關注。2016 年初，非盈利組織 RISC-V 基金會正式成立，隨著專案的發展以及網際網路、物聯網的發展，RISC-V 的優勢進一步得到體現，截止目前全球已經有超過 150 個組織加入，包括谷歌、華為、英偉達、高通、麻省理工學院、普林頓大學、印度理工學院、中科院計算所等知名企業和高校機構。
今年 7 月，RISC-V 國際開源實驗室（RIOS：RISC-V International Open Source Lab）釋出了PicoRio，對標的就是已經非常成功的樹莓派，RIOS 希望借 PicoRio 帶動 RISC-V 生態的發展，推動 RISC-V 的迅速普及。
PicoRio 的優勢與意義
PicoRio 的目標是可提供工業級的開源 IP 和開源軟體，與樹莓派相比，PicoRio 最大的特點無疑是其開源得更加徹底 —— 從 CPU 設計、PCB 電路板設計，再到作業系統核心軟體將全部開源。
此外，在和樹莓派價格基本持平的基礎上 PicoRio 具備更低的功耗，根據資料顯示，樹莓派目前待機狀態功耗為 3.4 瓦，在活躍狀態下功耗為 7.6 瓦；而 PicoRio 的目標則是將待機功耗控制在 0.05 瓦內，活躍功耗控制在 0.5 瓦以內。作為工業級的產品，這個功耗優勢非常明顯了。
除高質量工業級的開源 IP 之外，PicoRio 還將提供開源的參考 SoC 設計，以及詳盡的整合文件。在軟體方面，PicoRio 設計了一個整體軟體架構，具有豐富的作業系統環境以及其他程式的支援，因此擁有一個強大的軟體生態。
在近期的採訪中，RIOS 聯合主任譚章熹表示，構建 PicoRio 這樣一個開源的硬體平臺，將對 RISC-V 的推廣帶來非常積極的作用。
PicoRio 的釋出，標誌著 RIOS 實驗室進入了實際產出的階段。以產品正式釋出後這一個月的市場反饋來看，很多業內的認識都認為 PicoRio 的發展能幫助 RISC-V 打破 X86 和 Arm 在全球的壟斷地位。
中國開放指令生態聯盟理事長倪光南也曾表示：
“RISC-V 是非常好的，除了它本身的技術價值以外，它的開放特性決定了可以很容易的進行產業化。中國的新一代資訊科技，比如大資料、5G、物聯網、VR、邊緣計算都可以嘗試採用 RISC-V，全世界都知道中國的產品很便宜，價效比很好，大家都用，那麼基於 RISC-V 的 CPU 將會在世界範圍內成為主流。”
國內晶片企業紛紛押注，RISC-V 能否撐住開源的大旗？
2018 年，中國開放指令生態（RISC-V）聯盟成立，聯盟發起單位包括中科院計算所、北京大學、清華大學、阿里、百度、中芯國際等近 20 家國內研究機構和企業，由中國工程院院士倪光南擔任理事長。
自國內大力推動 RISC-V 以來，國內很多科技公司都基於 RISC-V 架構推出了自研的晶片產品，致力於打破國外長久以來在晶片領域的技術壟斷。
阿里巴巴旗下的中天微已經推出支援 RISC-V 第三代指令系統架構處理器 CK902，平頭哥推出了運用 12 nm工藝，搭載 16 個核心的 RISC-V 處理器玄鐵 910；華米科技 2017 年啟動 RISC-V 晶片研發計劃，2018 年釋出了基於 RISC-V 開源指令集打造的可穿戴處理器黃山 1 號；睿思芯科的 Pygmy 是面向 AIOT 的 RISC-V 多核異構 AI SOC，可應用於智慧語音、智慧玩具、機器人、工業視覺、可穿戴等應用場景。
但隨著近幾年國際局勢的變化，在我國蓬勃發展的 RISC-V 也感受到了來自美國政府的壓力。為了繼續保持專案的中立，RISC-V 基金會於 2020 年 3 月將位於美國的總部遷往中立國瑞士。
RISC-V 執行長 Calista Redmond 在接受採訪時表示，“希望確保美國以外的大學、政府和公司可以幫助開發 RISC-V 這一開源技術。自建立以來，中國公司就可以使用 RISC-V 架構，該架構是公開可用的。”
Calista 表示該基金會的全球合作迄今尚未遇到任何限制，但成員“對可能的地緣政治破壞感到擔憂”。她解釋：“在世界各地，我們都聽說‘如果公司不在美國，我們會更自在’。”
發展迅速，但商業化難題仍需解決
作為新興的開源晶片架構，RISC-V 目前其實還處在一個初級的階段，但得益於其始終堅持開放治理的開源準則，很快吸引了大量科技巨頭的進駐，所以生態建設發展很快，但關注一下它的商業化推進，可能仍處於摸索階段。
睿思芯科副總裁王衛在近期的採訪中提出了一個觀點：
“（RISC-V）主要的挑戰在於，CPU 領域不是靠自己單打獨鬥，還需要更多生態環境的配合，包括編譯器、工具鏈等，需要更多的夥伴參與生態的建設，RISC-V 早期產生和發展都是在國外，發展節奏裡，國際協作是非常關鍵的。作為新的指令集，RISC-V 現在在早期階段，生態環境不夠完整。在發展初期，主要是一些軟體生態環境的成熟性和豐富性，需要一定時間發展，但是在特定的邊緣應用領域對這個依賴度沒有那麼高，發展的會更好一些。”
雖然我們總是說“讓技術的歸技術，商業的歸商業”，但商業化其實是一個很複雜的問題，很多問題不是技術好、開源完全就能解決的，關鍵還是要技術和產品能不能在市場落地。
x86 和 ARM 憑藉多年來的發展以及行業地位，已經和產業鏈中上下游的大部分核心合作伙伴建立了深度的合作關係，如果想要獲得這些企業的支援與信任，RISC-V 可能還有很長的路要走。
