RISC~V,精简指令集芯片构架破 局者

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18
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39
45
2015 2016 2017 2018E 2019E 2020E 2021E 2022E
与X86和ARM架构相比，RISC-V架构具有体积小、支持模块化、指令数目少、全面开源等特点
特性
X86或ARM架构
RISC-V架构
架构篇幅大小
一般在数千页
一般小于三百页
是否支持模块化
不支持
支持
是否具有可拓展性 指令数目的多少 是否开源
不支持 指令数目多，且不同的架构分支彼此不兼容
否
支持
一套指令集支持所有架构。基本指令集仅40余条，加 上其它常用模块子集的指令，总指令数目也仅十几条
1981年
1984
推出RISC-II
2010
推出RISC-IV
2015.9
RISC-V技术创始人 成立了SiFive公司
2018.10
SiFive推出了全球首 款RISC-V芯片HiFive
1
资料来源：CSDN、腾讯科技，中信证券研究部
为什么开发RISC-V架构？
常见的CPU架构不能满足开源、可拓展、性价比的需求： ➢ X86不能开源、不能拓展更改。 ➢ ARM需要高昂的授权费。
资料来源：寒武纪招股说明书（含预测），中信证券研究部
全球AR/VR头显发货量及增速：4年CAGR为67.5
AR头显发货量（百万台）
AR头显发货量（百万台）
45 40 35 30 25 20 15 10
5 0
2014 2015 2016 2017 2018 2019E 2020E 2021E 2022E 2023E
资料来源：IDC（含预测），中信证券研究部
总增速
100% 80% 60% 40% 20% 0% -20% -40%
全球及中国物联网硬件出货量（亿台）
中国
全球其他地区
中国占比（%）
180
35%
160 140 120
23%
26%
27%
28%
30%
30%
31%
29%30% 25%
100
20%
80
60
40
20 07
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
2019
2020EHale Waihona Puke Baidu
2021E
2022E
2023E
资料来源：MarketsandMarkets（含预测），中信证券研究部
2024E
全球AI市场规模及增速：6年CAGR为46.1
800 700 600 500 400 300 200 100
0 2018
全球AI市场规模（亿美元） 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E
6
资料来源：CSDN
SiFive：基于RISC-V架构的芯片市场领导者
为推动RISC-V生态建设，公司于2015年发起成立RISC-V基金会。截至2019初，已有超过230个成员
资料来源：Si-Five
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RISC-V下游应用保持高速增长（一）
全球边缘计算市场规模及增速：5年CAGR为26.5
全球边缘计算市场规模（亿美元）
RISC & RISC-V
RISC发明者是美国加州大学伯克利分校教师David Patterson，RISC-V也是David Patterson指导的项目
推出RISC-I
1983年
推出RISC-III
1988年
推出RISC-V
2015.7
全球RISC-V 基金会成立
2018.2
中国RISC-V 产业联盟成立
是
易实现性
资料来源：Deepin，中信证券研究部
荣建实现的复杂度高
硬件设计与编译器实现非常简单 3
RISC-V架构出现或将导致CPU呈现三足鼎立形式
过去CPU的架构一直是x86与ARM的天下。2010年RISC-V诞生后，鉴于其兼顾了传输 速度&传输量的优势，使得CPU架构或将呈现出三足鼎立的趋势： ➢ X86：传统PC市场的主流，善于处理大数据，IP掌握在英特尔和AMD手中 。 ➢ ARM：移动（手机）市场，处理快数据为主，目前也使用在便携笔记本中，IP大部分 掌握在ARM公司。 ➢ RISC-V：同时兼顾数据传输速度与传输量，使其更适合多样性数据种类与连接的应用 场景。
2017年10月）给全世界的开发者用户，在很大程度上推动了RISC-V生态的建设。
SiFive发展历史及推出的产品
资料来源：CSDN
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SiFive：基于RISC-V架构的芯片市场领导者
同时，SiFive提供的产品包括E/S/U核三种，主要用于：边缘计算、AI、 AR/VR、物联网、存储、数 据中心和网络基带中； ➢ E核（低端）：32位嵌入式内核，用于边缘计算，AI和物联网方向，对标ARM Cortex-M系列； ➢ S核（中端）：64位嵌入式内核，用于存储、AR/VR、机器，对标ARM Cortex-R系列； ➢ U核（高端）：64位应用处理器，用于数据中心、网络基带等方向，对标ARM Cortex-A系列； SiFive提供的RISC-V产品及应用场景：
三种不同架构适用的应用场景：RISC-V更适合多样数据种类与连接
资料来源：CSDN
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SiFive：基于RISC-V架构的芯片市场领导者
为进一步推动RISC-V商业化落地，三位创始人于2015年7月成立SiFive公司：
➢ 公司主营业务：SiFive提供基于RISC-V指令集架构的商业化处理器IP、开发工具和芯片解决方案。 ➢ 公司的落地产品：截至2019年底，SiFive公司共提供了2块HiFive开发板（分别于2016年11月和
基于此，三位研发人员在2010年5月开始研发“新的、开源的指令集—RSIC-V”。 RISC-V的开源化使得开发人员能够从互联网上轻易得到代码，降低了开发难度，缩短了研发周期，在
很大程度上能够降低硬件的开发成本。 开发RISC-V技术的三位研发人员
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资料来源：CSDN
RISC-V架构的优势
支持模块化：RISC-V将不同的部分以模块化的方式组织在一起，并试图通过一套统一的架构来满足各 种不同的应用场景，这种模块化是x86与ARM架构所不具备的。
指令数目少：受益于短小精悍的架构以及模块化的特性，RISC-V架构的指令数目非常的简洁。基本的 RISC-V指令数目仅有40多条，加上其他的模块化扩展指令也总共只有几十条指令。
全面开源，且具有全套开源免费的编译器、开发工具和软件开发环境（IDE）。其开源的特性允许任何 用户自由修改、扩展，从而能满足量身定制的需求，大大降低指令集修改的门槛。