Interview: StarFive CEO answers 7 RISC-V questions
2019.09.06
文章转载自公众号 张国斌，作者：张国斌
背景介绍：2019年 5月15日，美国政府将华为公司及其附属公司列入出口管制“实体名单”。随后多家美国软硬件公司陆续停止了对华为的技术支持，在这样的背景下，很多IC设计公司由以前的观望开源指令集RISC-V变成坚决拥护，最近老张采访的几家IC公司老大都表示未来架构不再考虑arm处理器而要采用RISC-V，RISC-V代表了一种什么样的新模式？RISC-V架构到底好在哪里？是否也有被管制的风险？本土公司目前参与RISC-V架构的进展如何？近日老张心中带着这些疑问，独家专访了上海赛昉科技CEO徐滔后，搞清一些关于RISC-V的疑问，这里以问答形式给出，欢迎大家转发（注明出处即可）
疑问1: 上海赛昉科技和SiFive Inc.是什么关系？
徐滔：在谈论这两者之间关系之前，我想先聊一下设立上海赛昉科技这个设想的来源，几年前，当时SiFive Inc.的创始团队，董事会和管理层对于将RISC-V技术带到中国这片热土上一直都非常关注，凭借他们在IC产业界20，30年经验，笃信中国将成为世界上最大的IC市场和原产地，但是他们非常清楚在瞬息万变的中国市场上靠设立分、子公司的方式的弊端，第一线的团队需要有充分的自主权，因此最初他们就寻求在中国建立一个独立运营的实体公司。SiFive Inc.与中国本土团队于2018年8月共同成立了上海赛昉科技及其运营实体（上海赛昉科技有限公司），与IC行业中大多数跨国企业的做法不一样的是，上海赛昉科技是一个独立公司，在大中华地区独立运营，并非是SiFive Inc.的分、子公司。从公司治理和资本结构来讲，拥有独立的董事会，独立融资，投资人也包括来自中国本土的投资机构，执行由本土团队完成，极其注重本土化的上下游生态建设，从公司运营的第一天开始就明确投重金组建和培养研发团队的策略。但同时也跟SiFive Inc.也有紧密的合作关系，如提供RISC-V IP开发技术及硬件敏捷设计方法学等基础技术堆栈。上海赛昉科技非常幸运能够得到SiFive Inc.的倾囊相授，让一个刚成立不久的初创公司就能获得客户和市场的关注和认可。
我们认为上海赛昉科技既然通过植根本土，帮助本土企业及行业来实现企业的价值，肯定会尽快完成技术堆栈的本土化，推出适合中国市场应用需求的RISC-V CPU IP，为本土的RISC-V生态企业提供先导性的技术合作，推动RISC-V指令集架构在中国开源软硬件社区中发展。
疑问2: 上海赛昉科技和RISC-V基金会有关系吗？
徐滔：RISC-V 基金会成立于 2015 年，成员数量及其全球化的程度越来越高，截止2019年6月，基金会成员数量超过275 个，分别来自28个国家，覆盖52.44%的世界人口，基金会向世界展现的宗旨是“将RISC-V技术推广至从微控制器到高性能计算等各个领域的计算设备中去”，通过基金提供的机构型成员属性和主营业务分类来看，主要覆盖了Silicon IP，Design Service，Foundry，Tool chain，Software and Cloud Service，Consulting及科研，芯片原厂及板卡公司等，这样一个开放协作的软硬件创新社区，将极大得助力基于RISC-V的前沿创新发展。基金会的高效运行切实得将原本诞生于高校学术界的 RISC-V 指令集架构推向了全世界，让世界上更多的公司和个人能够享受RISC-V带来的改变，为未来 50 年的计算设备的设计和创新铺平了道路。
RISC-V基金会是一个非营利组织，由成员自发组织管理，在全世界范围内推广RISC-V指令集架构及其生态；评估采纳基金会成员的建议；积极推动RISC-V指令集的演进及其标准化过程；同时积极推动基于RISC-V的应用。RISC-V基金会会员可以使用并参与 RISC-V 指令集架构规范标准制定以及相关软硬件生态系统的开发。
SiFive和RISC-V 基金会之间的关系和其它会员相似，只是SiFive作为基金会的创始白金会员，是最早参与基金会筹办和主动协助运营的商业公司之一。当然，SiFive也是会员中非常积极活跃得参与基金会组织的各项技术及市场活动中去，RISC-V基金会秉持了严格的中立性。
疑问3: 目前中国本土IC公司支持RISC-V架构的实际情况如何？
徐滔：自从2017年RISC-V 在上海交大举行推介会之后，本土对RISC-V才有了基本的认知，实际上，RISC-V代表了一种新的商业模式，很多人总认为所有RISC-V的处理器都是免费的，其实不然，RISC-V ISA（指令集架构）是开源的，任何个人和公司都能够基于这个开放的指令集架构标准设计RISC-V处理器，但是商业公司的商用的RISC-V IP也是要收费的，但是对应提供给商用客户的是高可靠和高品质的产品和服务，以及长期演进的产品路线图。
随着不少大公司加入RISC-V阵营，RISC-V成为一种主流架构已是大势所趋，这一年来很多本土IC公司加入到RISC-V阵营来，我们每天都收到很多咨询信息，我们估计未来中国会有几百家本土IC设计公司采用RISC-V架构，也有越来越多操作系统公司和工具链开发的初创公司、小团队甚至个人非常积极的投入到RISC-V生态中。
疑问4: 目前RISC-V授权模式和arm有什么不一样？
徐滔：RISC-V开源的是指令集架构，RV32I有47条基础指令，指令很简单，用户可以在此基础指令上扩展，而且它的代码量不高，几个人的小公司都可以搞CPU ，这跟搞ARM是完全不一样的。如果要做简单的专用处理器，用RISC-V很方便，因为简洁的设计带来的验证工作量也小很多。
另外，大家可以去用开源的RISC-V处理器来开发自己的处理器，目前业界已经有很多款开源的RISC-V架构处理器，例如我们的rocket、黎世联邦理工大学和波罗尼亚大学联合设计的一款小巧的4级流水线开源处理器RI5CY、东京工业大学设计发布的超标量乱序执行处理器RIDECORE (RIsc-v Dynamic Execution CORE) 、UCB开发的一款向量处理器Hwacha、萨格勒布大学设计发布的32位、5级流水线、标量处理器f32c、UCB发布的针对嵌入式环境的32位、3级流水线、单发射标量处理器Z-scale/V-scale、UCB发布的针对教学的32位开源处理器系列sodor、RISC-V开发者Clifford Wolf设计发布的一款大小经过优化的开源处理器PicoRV32、ISC-V开发者maikmerten设计发布的一款32位、6级流水线开源处理器Tom Thumb、由UCB设计发布的5级流水线、多线程处理器FlexPRET、由UCB设计发布的5级流水线、多线程处理器YARVI等（笔者注：还有阿里巴巴平头哥7月25日发布的玄铁910, 它是3发射8执行架构，乱序执行的16核RISC-V CPU IP，现已可以通过申请免费下载FPGA代码进行评估 ）。如此众多的开源处理器，其中有一些只能用于科研，有的不能修改，而SiFive的rocket是最早开源的处理器，对于开源应用要求也很宽泛，所以很多公司开发了基于该款开源处理器的RISC-V CPU ，包括中科院计算所的标签化RISC-V项目，比特大陆、嘉楠耘智的芯片等。
在授权模式上，目前基于RISC-V的处理器商业化授权模式中，采用授权费用加版税的方式，也有的商业公司采用仅收取一次性收全费的方式。SiFive采取的是云端授权模式，让客户自行配置RISC-V CPU更加自由，让设计芯片迭代周期更短，而且集成和验证更便捷。现有IP授权模式比较费时、费力且费钱，不大可能在一周内完成一个授权合同。
IC设计的云端化正在不断的推进，SiFive也是该股潮流中的弄潮儿，当前EDA公司也在积极尝试EDA工具云服务化，SiFive不断尝试IC设计验证等流程的云化。SiFive的内部的CPU及SoC的开发，验证和实现都是云化的，现在也向客户推出了客户在云端配置RISC-V CPU的Core Designer产品，同时向一些Leading customer推出了Chip Designer的云服务产品。为了降低Chip design中的IP的授权复杂度和先期成本，SiFive过去多年在扩大自己的DesignShare Program的合作伙伴及其影响力，SiFive的DesignShare Program有很多IP合作伙伴，将某一些特定应用的芯片所需要的IP都预先集成到一个Reference chip的模版中去，所有的数据都存储在云端。
SiFive可以说引领了一场IC设计的革命，SiFive SCS（SiFive Cloud Service的首字母缩写）是提供的一整套基于云服务的IC设计基础硬件堆栈，为客户呈现的是正对特定应用领域的芯片定制的SaaS（Silicon as a Service）平台，通过图形化网页交互界面，客户可以在线选择CPU核的配置，选择合适的IP, 生成RTL代码，产生文档，验证，开展后端实现，直接衔接Fab进行流片等等; 这一切都在云端实现。
客户可以按年付费使用这个SaaS平台，可快速生成不同配置的RISC-V处理器IP。这种云模式，有望解决服务器、存储、EDA软件、IP的整合、知识产权的保护、软件集成等多个问题，针对小公司和初创芯片公司而言，成本上有可能出现巨大的优势。
全球前10大半导体公司中有6家选择了采用SiFive的产品和服务。我们可以想象，很多大公司像Nvidia，Intel，高通，NXP，WesternDigital以及本土的海思半导体、紫光展锐等都是有能力自研RISC-V处理器的，但是它们会算经济账，到底值得不值得自己去开发自己覆盖自己产品线的RISC-V处理器，是自己开一部分特殊的RISC-V CPU然后加上采购一部分商用的RISC-V CPU，这一些都将是公司管理层经常思考反复平衡的事情。例如某世界一流的半导体公司，本来想自己做，但是最后还是和我们合作，因为他们算下来这样省了一个200人的团队，在硅谷，200人团队一年就是5000万美元的研发支出。
另外我认为小公司做的不会成为主流，而且风险很大，一旦做不好，就是公司的灭顶之灾，所以最终这些模式会回归到产品商业模式上，但在RISC-V阵营是不会像ARM一样只有一家提供产品，会有多家公司提供开源处理器，这是好事，充分竞争的市场才会越来越有活力。
疑问5: SiFive的RISC-V开发激发了新的商业模式了吗？
徐滔：是的，开源的RISC-V激发了新的商业模式，很多人认为我们是一家IP公司，其实我们更愿意将自己定义为基于RISC-V和硬件敏捷设计方法学的定制芯片提供商，我们认为未来随着芯片为应用服务，芯片设计模式要发生很大的变化，因此我们力图通过商业模式降低芯片设计门槛。例如我们的Chip Designer可让客户在云端根据自己的个性化需要配置芯片，Core Designer则可以在云端灵活配置RISC-V CPU IP，而 SoC模板与QuickLogic合作开发，针对低功耗消费电子和工业IoT应用，客户不需要庞大的芯片设计开发团队，只需要1-3个月时间，以较低的成本即可得到定制化的专用芯片。
而通过云端的芯片定制流程进行快速验证后，实际上还有很多需要解决的问题，包括IP集成、制造、封装和测试等等。为了让客户能够很快地拿到一些样片，然后再导入量产，SiFive还特别提出了“设计工厂” (Design Factory)的理念，通过软件概念上的模版（Template（物理实现可能会非常不同）），结合验证、综合、PR等自动化流程，快速实现设计。
Template的本质就是让用户可以轻松修改验证过的好芯片，提升设计效率，可以说我们做了95%的基础性工作，客户把它自己独有的5%的差异化的设计放进去就好，让新公司做大量基础性工作是没意义的，很多公司靠的就是自己那5%的东西，这个模式受到业内的极大欢迎。
2019年4月，SiFive宣布和QuickLogic合作开发 Freedom Aware系列SoC模板，通过使用经过测试的构建模块和一整套先进的开发工具，彻底改变了SoC开发流程并降低了风险，确保完成的SoC反映了预制软件仿真的结果。利用SoC模板，用户可以将设计周期大大缩短到几个月，将第一个芯片的总成本降低一个数量级，最重要的是，它提供定制的芯片解决方案，同时消除对大型半导体设计团队的依赖。
我们还有其他重量级客户都在使用这个模版，这个模式等于把芯片设计赋能给客户，所以，RISC-V激发了新的商业模式，这正是得益于它的指令集开放，生态的开放。
疑问6: RISC-V到底会不会受到美国政府管制？
徐滔：这是大家最关心的，不会受到管制，首先采用开源指令集标准不会收到美国政府的限制，其次开源的核也是受美国宪法保护的，所以如果你是做开源的处理器，基本上没有人可以限制你。
关于这部分内容，笔者补充一些中国RISC-V产业联盟提供的信息：开源，是指源代码、文档等设计内容开放的开发模式，其版权由开源协议定义。开源用户可依据开源协议自由获取设计内容并根据需求自行修改。开源的主要要素包括开源基金会、开源许可证、开源项目、开源代码托管平台等 (图6为各要素之间的关系)。
当前，绝大多数开源基金会和开源项目都位于美国，几乎所有开源许可证和代码托管平台也都由美国的学术界和工业界主导。因此，一个需要厘清的问题是那些或隶属于美国开源基金会、或使用美国主导的开源许可证、或存放于美国代码托管平台上的开源项目是否会受到美国的出口管制?
根据中国开放指令生态(RISC-V)联盟5月发布的《开源项目风险分析与对策建议》报告分析，虽然开源基金会和开源许可证可以允许不涉及加密功能的开源项目规避出口管制，但因为代码托管平台会受到出口管制，因此存在这些代码托管平台的开源项目仍然会受到出口管制的影响。
该报告在研究基础上提出了三点结论与建议:
1. 合理的开源基金会管理办法可以规避美国出口管制。选择开源项目时务必要同时仔细阅读三个声明:所属开源基金会的声明、开源项目本 身的声明、所用的开源许可证声明。
2. 开源许可证关联的是知识产权(版权)，与出口管制无关。现有常用开源许可证并没有在知识产权层面上对中国进行管制，但不排除未来 会出现将使用范围限定在美国的开源许可证的可能。
3. 现有 GitHub 等代码托管平台默认同意遵守美国的出口管制条例和美国 法律，因此代码托管平台同时受出口管制和司法管辖权的限制，是最大的风险。长远来看，中国必须建立开源项目托管平台，并以更开放的方式吸引全世界的开源爱好者。
该报告分析指出，虽然开源基金会和开源许可证可以允许不涉及加密功能的开源项目规避出口管制，但因为代码托管平台会受到出口管制，因此存 在这些代码托管平台的开源项目仍然会受到出口管制的影响。
另外还有媒体称RISC-V项目源于美国国防部下属DARPA（DARPA全名美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency），是美国国防部属下的一个行政机构，负责研发用于军事用途的高新科技）资助的项目，而DARPA支持RISC-V的初衷，一开始就和安全密切相关，所以RISC-V有可能被禁用，这样就扯的太远了，因为我们现在用的互联网也是美国军方的研究项目啊，难道就会被美国政府禁用了吗？
疑问7：RISC-V如何应对碎片化问题？如何构建IP生态？
徐滔：很多人认为RISC-V是开源开放的，很可能存在碎片化问题，我们想我们需要区分碎片化和多样化？碎片化就是用不同的方法做同样的事情比如下图7，例如有两个人需要A城市到B城市去，一个选择左舵车，另一个人选择右舵车，这样增加了路面交通规则复杂度和难度。而多样化是采用不同方式解决不同的问题，例如自行车和飞机都解决出行，有人希望通过采用自行车达到健身的目的，有人希望采用飞机的方式达到迅速抵达目的地的目的。
所以各种各样符合标准指令集的RISC-V处理器不是碎片化而是多样化，因为实际需求各不相同，这些采用不同RISC-V标准扩展指令的处理器解决了不同的问题。如果大家设计的RISC-V处理器加入了较多非RISC-V 标准的私有化指令，这样就会导致Tool Chain，O/S不兼容的问题，这就真的会导致RISC-V的碎片化问题。所以RISC-V基金会将维护标准化，始终作为非常重要的任务。
当然，目前RISC-V生态系统确实需要加强，而且在很多公司的努力下，生态系统建设非常快，这是目前RISC-V生态系统。
为了加强RISC-V生态建设，SiFive启动了DesignShare项目，就是汇聚多家供应商的IP和设计工具给用户加速产品设计，目前包括Rambus, UltraSoC, BriteSemi，Imagination，Ememory，Silicon Creations，PLDA，成都锐成芯微等20家合作伙伴都加入了DesignShare项目。同时为操作系统公司将O/S移植到RISC-V ISA上，工具链开发和开源提供了非常重要的人力，物力的投入。
采访最后， 徐滔表示未来是应用确定算法，像阿里巴巴这样的公司加入RISC-V阵营是非常振奋的事情，他表示RISC-V还有两个很大的就是用户指令和特权指令脱钩，微架构跟工艺脱钩，这意味着RISC-V没有工艺制程上的限制，而且有质量性能的保障，他表示对于SiFive就是要提供更多更好的处理器IP。他透露SiFive也将很快发布的U8系列处理器，设计性能目标可以达到ARM A73水准，而且能效更高。
