新興的物聯網（IoT）行業是產品和服務相互補充的集合體，其可實現多個行業的效率和成本優化。雖然它沒有垂直定向的價值鏈，但其橫跨了多個行業和市場，如工業自動化、汽車、醫療、環境監測等等，在這些行業中的用例也非常多樣化。在應用程序的前端也就是終端節點或傳感器，它們監視環境條件并將數據傳遞到鏈中。這些終端節點將分散在各個行業中。設計處理器的架構基本上是arm等主流獨占市場，RISC-V的份額非常少，因此在正常情況下，市場很少去分析相關領域概況。但由于華為事件不斷延燒之下，中美貿易戰和全球國際環境大變革已經開始，科技屆已經開始重新審視這兩者的關系了。

定制處理器的崛起

記得很早之前有過討論：未來處理器的戰爭，COTS（商用現成品或技術）處理器不適合構建這些終端節點，因為后者是特定于應用程序的。而公司一般傾向于定制處理器，因為它可以提供僅組裝所需部件的靈活性。這些部件包括模擬傳感器，DSP或專有IP等。此外，定制處理器可以顯著降低BoM成本和芯片尺寸，從而最大限度地降低功耗。它還有有助于公司將其產品與競爭對手的產品區分開來。總的來說，物聯網行業的低入門成本和普遍性將鼓勵許多初創公司和小公司為冷門應用程序構建產品。另外，通過定制處理器，這些公司也可以進一步優化成本。

錯誤的摩爾法則

物聯網設備的激增除了可以給定制處理器帶來巨大推動之外，另一個影響因素是摩爾定律的可疑存在。五十多年來，摩爾定律一直都是一種自我應驗的預言。無論市場是否需要高性能處理器，半導體公司都在努力使這項法則成為事實。所以，始終都有創新者和早期采用者迫切希望使用基于領先流程節點的產品。然而，大眾市場需要時間才能對準這些新產品。摩爾法則憑借高性能，低功耗和降低成本來確保技術發揮主導作用。

然而，目前這項法則保證的經濟平衡正在失敗。 領先的工藝節點設計變得復雜，商業化的前置時間很長，因此成本的平衡并不能成立。對成本優化的追求迫使行業尋找替代方案，因為縮小的節點不再具有經濟效益。其實，定制處理器就是答案，因為它可以顯著降低BoM成本。數十億個終端節點不需要領先進程節點，有成熟節點上的自定義處理器就足夠了。

ARM的對策

ARM是智能手機處理器市場的壟斷者。 在嵌入式和物聯網領域，目前并沒有主導架構，ARM已經準備好填補這一空白，因為它擁有強大的CPU和IP，可以提供各種功能，性能和價格選擇。借助獨特的授權商業模式，特別是在Cortex-M0的DesignStart許可，ARM以低成本實現了定制處理器設計，風險更低。該計劃對初創公司和小公司非常有用，因為他們可以以低許可成本獲得經過驗證的架構和IP，并與廣泛的IP生態系統，軟件支持和硅合作伙伴相結合，可以大大縮短產品推向市場的時間。

那我們如何進一步優化定制處理器的成本呢？

RISC-V

開源軟件（OSS）在軟件行業的民主化中發揮了至關重要的作用。OSS中最受歡迎的一個例子是一個Linux操作系統。OSS以較低的應用成本實現創新和差異化。這使得小公司和初創企業可以基于OSS（如Linux）構建產品。大型開發人員社區支持軟件開發，因此不存在供應商鎖定或專有技術過時的風險。社區的集體努力確保了一個龐大的生態系統，同時使所有用戶受益。Linux已經在嵌入式，PC等各種應用程序中獲得了巨大的影響力。隨著越來越多的用戶開始使用Linux，添加了更多功能和實用程序，網絡效應也可以得到很好的利用。

RISC-V將開源運動擴展到CPU ISA。它是一個開源的ISA，免許可證和免版稅。也正是由于RISC-V沒有任何許可，因此ISA可用于構建定制處理器，且許可成本為零。RISC-V正在逐步建立一個生態系統。在2017年嵌入式電子與工業電腦應用展中，RISC-V通過FPGA解決方案，安全IP，調試基礎設施等展示了其龐大的生態系統。

很少有ARM客戶已經開始使用RISC-V來設計自定義處理器。現在，SoC設計公司可以以較低成本開發定制處理器，而無需支付許可費用。通過一些NRE投資，這些公司可以開發SoC并在晶圓廠制造。因此，處理器的價格也將低于基于ARM IP的價格。從表面上看，一個理想的候選者很有可能會成為物聯網行業的主導ISA。憑借著定制處理器和零許可成本，RISC-V就很像是那個勝利者。

它真的那么簡單嗎？

關于RISC-V “免費” 的探討

Linux在數十億的產品部署方面非常成功。雖然，在將Linux用于商業產品方面需要相當大的努力和專業知識，但這些好處會遠遠超過工時。Linux可以提供非常好的靈活性，同時龐大的社區為操作系統提供了良好的生態系統，并為周邊設備、第三方軟件等提供了廣泛的支持。

然而，由于軟件和硬件之間的基本差異，開源概念與芯片設計還是有很大的差別。 與需要時間和精力來開發的軟件不同，硬件涉及有形組件，需要有人來付費；其次，在測試完硬件、仿真器之后，你還可以多次對軟件進行返工。花費相當少的成本，就可以減少時間和精力。但是，硬件中的錯誤也可能會讓你損失一百萬美元！處理器的多次迭代可以大幅度地降低成本。總的來說，硬件設計比軟件開發更復雜。

讓我們來考慮一下開源RISC-V的情況。在SoC中，CPU IP只是其中的一部分; 還需要許多其他物理IP和周邊設備。因此，圍繞CPU IP需要龐大的IP和EDA生態系統。但你只能在沒有許可憑證的情況下獲得CPU IP；可是周圍的生態系統已經消失了。IP供應商應該看到一個可行的商業案例，以在其產品組合中添加對RISC-V的支持。假設有一個強大的社區支持RISC-V，它提供了構建SoC所需的所有IP和工具。但問題仍然是建立自定義SoC的公司是否會冒使用社區支持的ISA的風險？一旦失敗可能導致多個流片，這會增加巨大的成本。總的來說，設計SoC很復雜，需要在實施、物理設計、包裝等多個領域具有良好的專業知識。

使用ARM ISA，上面提到的大多數問題都得到了緩解。你可以訪問經過驗證的IP，強大的生態系統（軟件，云服務，安全解決方案，芯片供應商，晶圓廠）和承諾支持，而不是開源ISA提供的社區支持。這樣就會大大降低設計復雜性，不過還是需要一些專業的SoC設計來構建定制處理器。

誰將構建基于RISC-V的SoC？

開源的想法具有擾亂性質，因為它為預算有限的公司提供了一個公平競爭的平臺，可以與大公司競爭。盡管開源ISA的概念具有革命性，但它可能不會對芯片設計的民主化產生破壞性影響。

在我看來，小型公司和初創公司不太可能在物聯網領域尋求一些利基應用，并投入時間，精力和資金來建立基于社區支持的ISA的定制處理器，因為他們必須驗證整個系統是否符合他們的規格。相反，使用獲得許可的ISA是一個安全的選擇，因為他們可以獲得經過驗證的系統，并輔以強大的生態系統。SoC的多個流片可能會增加大量成本。成熟的ISA具有一些初始成本，這是一個很好的起點，但這不是一個自由的成熟ISA。SoC設計不是他們的核心內容，因此聘請多元化的芯片設計團隊可能不是一個務實的決定。由于ARM在整個行業中的廣泛應用，設計部分可以外包給一些小公司，這些公司專門從事基于ARM的SoC設計。 EDA工具和晶圓廠成本很高。EDA供應商和晶圓廠已經支持基于ARM的IP;他們應該也看到了增加對RISC-V的支持的經濟效益。在RISC-V達到臨界大規模應用之前，它就像一個雞與蛋的情況。多宿主增加了任何公司的成本，無論是晶圓廠，EDA供應商，設計公司還是應用開發商。低產量業務可以吸引更高的租金。所以在構建基于RISC-V的SoC時，必須考慮所有這些成本開銷。

SoC設計中的市場領導者肯定會開發基于RISC-V的SoC，因為它可以通過替代ARM來增加購買力。但是，我相信這些公司不會有興趣與需要定制處理器的小批量客戶合作。由于其巨大的開銷，使得銷售數百萬標準化SoC具有很大的商業意義。

綜上所述，在我看來，RISC-V在目前的狀態下，不能顯著破壞半導體市場結構。 與許可實體相比，開源運動的關鍵優勢之一是通過提供足夠好的基礎，最大限度地減少進入市場的準入門檻。盡管RISC-V將以低成本提供構建定制SoC的靈活性，但生態系統尚未準備好接受它。整個半導體行業需要同步進行才能使RISC-V成功。

結論

在這種國際大環境下，相信RISC-V會足夠聰明，可以預見以上的問題并抓住這個風口，而且許多問題本來已經在內部得到解決。在我看來，RISC-V應該專注于一個部分，如物聯網終端節點或其他東西，然后為這個細分市場提供一個引人注目的完整解決方案，以及整體生態系統，而不是專注于整個物聯網和嵌入式行業。一旦他們在一個細分市場中實現大規模應用，就更容易傳播到其他細分市場，因為新用戶有一個很好的案例研究或案例可供選擇。

ARM還需要做什么才能被視為嵌入式和物聯網領域的領導者？我對此沒有任何答案，因為從外部角度來看，ARM現在看起來相當不錯，具有龐大的安裝基礎，未來也有很好的上升趨勢。不過將DesignStart許可證擴展到其他Cortex-M IP將是進一步應用的不錯選擇。然而，主要的核心應該還是OS支持，云服務，安全性，IP，調試工具鏈，EDA，硅合作伙伴等強大的生態系統。所有這些都在以低成本構建基于定制處理器的產品方面發揮著至關重要的作用。

低成本和定制通常是互斥的。任何針對這兩端的ISA都將在物聯網行業中發揮主導作用。當然，隨著RISC-V基金會成立，已有不少企業與研究機構的加入RISC-V 陣營，探尋未來RISC-V 的可行性。目前參與的企業有IBM、NXP、Western Digita、輝達、高通、三星、Google、特斯拉、華為、阿里巴巴等200 多家，而中美科技戰也許就是這種模式崛起的催化劑，很多年以后來看，科技史上給這個時刻記下重重的一筆。