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(jiǎn)、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(chǎng)景。此外，RISC-V開(kāi)源、低費(fèi)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(chǎng)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(diǎn)，近年來(lái)迎來(lái)了快速發(fā)展。

根據(jù)RISC-V基金會(huì)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(lái)自中國(guó)。據(jù)其預(yù)測(cè)，到2025年RISC-V芯片出貨量將突破800億顆（此前RISC-V2021年中國(guó)峰會(huì)預(yù)估為600億顆），增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)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(xiàng)目中，除了在 CPU、MCU處理器的占比略超過(guò)40%外，在PC、服務(wù)器、自動(dòng)駕駛、軍工、工業(yè)、通信、醫(yī)藥設(shè)備、消費(fèi)娛樂(lè)等領(lǐng)域也已經(jīng)開(kāi)始逐漸滲透。

RISC-V在各行業(yè)的應(yīng)用占比情況

資料來(lái)源：Wilson Research Group，西門子

看到RISC-V帶來(lái)的巨大機(jī)遇后，國(guó)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(guó)外來(lái)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(chǔ)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(cè)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(guó)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(jìn)的RISC-V IP核使用權(quán)。

資料來(lái)源：芯八哥整理

從國(guó)內(nèi)來(lái)看，近年來(lái)在RISC-V 市場(chǎng)上涌現(xiàn)出了包括阿里巴巴平頭哥、芯來(lái)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(shí)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(ài)普特、全志科技、卓勝微、中科藍(lán)汛等。其中，愛(ài)普特在2021年出貨量超過(guò)1億顆，位列國(guó)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(ài)普特的企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)MCU等市場(chǎng)的量產(chǎn)出貨，極大的推動(dòng)了RISC-V在中低端市場(chǎng)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(jì)出貨超25億顆，擁有150余家客戶、超500個(gè)授權(quán)數(shù)，成為中國(guó)大陸應(yīng)用規(guī)模最大的國(guó)產(chǎn)RISC-V 內(nèi)核廠商。

此外，中國(guó)臺(tái)灣廠商Andes Technology（晶心科技）在2021年的IP出貨量也已超30億，實(shí)現(xiàn)2017~2021年化增長(zhǎng)率達(dá)50%的好成績(jī)。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(jìn)RISC-V生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)，國(guó)際RISC-V基金會(huì)成立。成立至今，RISC-V基金會(huì)已擁有超過(guò)327家成員，包括谷歌、美光、英偉達(dá)、恩智浦、高通、三星、西部數(shù)據(jù)、臺(tái)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(lè)鑫、芯來(lái)科技等一眾知名半導(dǎo)體企業(yè)。除了國(guó)際RISC-V基金會(huì)外，2018年中國(guó)本土還建立起中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（簡(jiǎn)稱CRVIC）、中國(guó)開(kāi)放指令生態(tài)聯(lián)盟（簡(jiǎn)稱CRVA）和RISC-V基金會(huì)中國(guó)顧問(wèn)委員會(huì)，以促進(jìn)RISC-V的宣傳推廣與生態(tài)建設(shè)。

高端領(lǐng)域迎來(lái)實(shí)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(jì)算機(jī)，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(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng) 12%，產(chǎn)值達(dá)1215.8億美元。隨著以ChatGPT帶動(dòng)的人工智能應(yīng)用加速普及，到2025年出貨量有望增長(zhǎng)至2,210.7萬(wàn)臺(tái)。

資料來(lái)源：芯八哥整理

從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，近年來(lái)全球服務(wù)器市場(chǎng)格局相對(duì)穩(wěn)定，新華三/HPE、戴爾、浪潮及聯(lián)想占據(jù)主要的市場(chǎng)份額。此外，以超微、廣達(dá)、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(zhǎng)，市場(chǎng)份額也得到一定提升。

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在服務(wù)器中，CPU處理器負(fù)責(zé)整個(gè)服務(wù)器的運(yùn)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(tái)服務(wù)器可由多個(gè) CPU組成，一般服務(wù)器CPU個(gè)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(chǎng)份額。據(jù)Wind、omdia及IDC的數(shù)據(jù)，2022年全球服務(wù)器市場(chǎng)中，x86芯片占據(jù)了約92.6%的市場(chǎng)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(chǎng)份額。

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具體來(lái)看，X86服務(wù)器芯片方面，市場(chǎng)長(zhǎng)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(qiáng)?可擴(kuò)展處理器的一款2U雙路機(jī)架式服務(wù)器，采用英特爾最新的10nm工藝，可支持1-2個(gè)英特爾? 至強(qiáng)? 第三代可擴(kuò)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(fù)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(shì)，近年來(lái)發(fā)展迅猛，市場(chǎng)份額由2021年的4.6%提升到了2022年的7.1%。目前國(guó)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(jìn)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(dú)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(chǎng)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(biāo)邁進(jìn)。

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(chǎng)的應(yīng)用基本上是一片空白。雖然市場(chǎng)上也經(jīng)常會(huì)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(shí)現(xiàn)大批量交付的寥寥無(wú)幾。

不過(guò)，從2021年開(kāi)始，隨著以云計(jì)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(lái)越多的芯片廠商開(kāi)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(lái)源：芯八哥整理

截至目前，已有部分有技術(shù)研發(fā)實(shí)力的國(guó)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(lái)看，主要分為兩大陣營(yíng)：一是主要基于美國(guó)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(gè)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(kāi)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(lái)源：能科技

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

該公司面向服務(wù)器的CPU——Veyron V1采用了先進(jìn)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(jì)，主頻高達(dá)3.6GHz，每個(gè)集群最多16個(gè)內(nèi)核，多集群最多可擴(kuò)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(jì)將會(huì)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(duì)于行業(yè)來(lái)說(shuō)，RISC-V芯片的應(yīng)用將會(huì)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(chǎng)中的份額將會(huì)逐漸擴(kuò)大，并且可能會(huì)對(duì)x86和Arm處理器的市場(chǎng)地位產(chǎn)生一定的沖擊，以促進(jìn)行業(yè)的優(yōu)化和發(fā)展。

從更大的格局來(lái)看，中國(guó)目前是RISC-V基金會(huì)成員最多以及RISC-V芯片出貨量最大的國(guó)家，在中美貿(mào)易摩擦不斷強(qiáng)化的當(dāng)下，中國(guó)企業(yè)有望抓住RISC-V快速發(fā)展的機(jī)會(huì)，通過(guò)在底層IP以及CPU的自研,以實(shí)現(xiàn)中國(guó)半導(dǎo)體在服務(wù)器等關(guān)鍵領(lǐng)域的自主可控。