设计|ARM收购案的终止与RISC-V的机遇
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指令是计算机运行最小的功能单位 ， 它指示计算机执行特定的运算操作 ， 因而指令集本身是代码 ， 但却是最低级的代码 ， 它直接面向电路硬件 。 不同的指令集负责各自的处理器系列 ， 形成了CPU架构 。
CPU架构的发展一直以来是影响计算机性能、软硬件生态以及产业市场分类的重要因素 。 不久前 ， 英伟达和软银集团联合宣布终止之前与ARM达成的收购交易引发了业界广泛关注 ， 与此同时 ， 英特尔突然注资扶持RISC-V并加入其国际基金会的消息令全球芯片市场更添变数 。
● 英伟达收购ARM失败因果和各方影响
ARM作为当前两大处理器架构之一 ， 借着移动互联时代的疾风迅猛崛起并力压传统的x86架构形成二分天下格局 。 ARM的前身是Acorn Computers公司 ， 90年代初经苹果公司合作注资分割出独立子公司 ， 其本身不生产而专门从事设计研发低费用、低功耗处理器芯片 ， 进而将核心知识产权IP核授权给半导体厂商 。 有别于传统X86桌面处理器 ， ARM游走于冯?诺依曼与哈佛架构之间 ， 设计上形成独有的精简指令集ARM架构 。 该架构系列处理器在2000年后由于苹果和高通产品的高出货而大受裨益 ， 从而占据了95%的智能手机和平板芯片市场 。
2016年软银以243亿英镑全资收购ARM ， 而四年后英伟达意愿出资400亿美元从软银手中购得这一资产 ， 这笔交易在之后一度扩大到660亿美元 。 作为不同的资方 ， 英伟达的收购历程比软银的阻力大了许多 。 一开始软银在不干预、不影响ARM在芯片设计规划上的承诺为其注资发展；而英伟达作为全球重量级的芯片厂商 ， 同时也是一家中下游芯片产业公司 ， 这样的身份作为资方入主产业上游的IP巨头 ， 难免饱受行业争议 。 同时这场跨国半导体并购也受到了各国监管的严格审查 ， 最大的反对声音也来自两家公司所在国家的机构——英国竞争和市场管理局（CMA）和美国联邦贸易委员会（FTC） 。 重重阻力之下 ， 英伟达放弃了收购 ， 软银则另求ARM单独上市 。
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英伟达方面 ， 终止对ARM的收购使其失去了角逐CPU市场的绝佳机会 。 这两年英伟达凭借并行计算带来的高需求撑起的GPU市场的高增长 ， 其股价足足翻了10倍 ， 大量的现金流足以支撑对战略级IP的并购和交叉业务铺展 。 问题在于 ， 在获得IP核之前 ， 英伟达仍面临对手在数据中心领域的激烈竞争 ， 比如亚马逊和谷歌在各自的云计算中心都推出了相应的芯片 ， 英伟达在机器学习芯片方面的智能化深度仍有待提高 。
ARM方面 ， 交易终止意味着没有其他更好的选择 。 作为一家在芯片产业具有独特地位的公司 ， ARM向众多客户提供知识产权 ， 而这些客户大多为行业巨头且彼此竞争激烈 ， 谁都不愿意ARM单独落入一家控制之下 。 另外独立上市的日子也不会好过 ， ARM虽掌握上游提供IP ， 但其难以增创营收 ， 这是芯片设计公司的局限 。 若涉水新的领域 ， 则需要更多资金 。
相对软银而言仅仅是财务上的影响 ， 则是少了一笔“意外之财” 。 ARM的转手成了一个问题 ， 软银一直在剥离资产 ， ARM独立上市能否求得必要回报是其过去两年一直反复考虑的事情 。
● RISC-V正迎来机遇 ， 芯片上游有望三分格局
近年来 ， RISC-V作为一个基于精简指令集原则的开源指令集架构正逐渐兴起 ， 其开放、简单、易移植、模块化的特性受到行业各方的广泛欢迎 ， 它的出现让芯片制造商、电子终端产品商在游刃于X86和ARM之间有了更多更自主的选择 。
RISC-V始于加州伯克利的学术项目 ， 设计者们认为一个设计精良的指令集可以是开源的且可以被任何人使用 ， 这能让设计资源得以重复利用 ， 大大减少软件成本 。 RISC-V的成功被业界称为“硬件界的Linux” ， 因为其使用了开源许可证之一BSD licenses ， 这使得第三方在使用RISC-V设计时有了更为灵活的自主权 。 后基金会总部RISC-V International迁至瑞士 ， 会员单位遍及诸多业界知名公司和院校、研究机构 。 会员中除了像华为、谷歌、阿里、英伟达这样的科技公司 ， 现在甚至有了X86的主导者英特尔的身影 。
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就在ARM收购案终止的两天前 ， 英特尔突然宣布加入RISC-V国际基金会高级别会员 ， 同时设立了10亿美元的的IFS基金 ， 其中很大一部分用于RISC-V的创新 。 英特尔“叛逆祖宗之制”的行为另业界大跌眼镜 ， 也给芯片领域增添了许多变数 。
事实上英特尔对RISC-V的上心有其战略上的考量 。 目前主流的ARM授权费过于高昂 ， X86的授权又诸多不便 ， RISC-V作为开源易获取、设计灵活模块化的芯片架构已在物联网、嵌入式等领域有了成熟和成功的方案 ， 大有打入普适型终端市场之势 。 对于英特尔而言 ， 最大的威胁来自ARM产品而非RISC-V ， 这些年ARM芯片其性能与功耗这对二元矛盾在移动互联的洗礼下一次次平衡、优化和迭代 ， 这让ARM逐渐模糊了RISC和CISC的边界 ， 进化突破性能的制约并向传统X86架构发起挑战 ， 而X86却很难进入到由ARM主导的产品市场中 。 英特尔拉拢RISC-V是一步以退为进的多元化结构策略 ， 同时也平衡了自主研发的风险 。
ARM收购案的终止虽与RISC-V没有直接关系 ， 但从侧面反映了行业正敞怀拥抱芯片上游指令集架构的多元趋势 。 RISC-V当前的主要问题是起步生态弱 ， 指令集标准化进展缓慢 ， 要进入主流架构的产品领域仍需要一定时间 。 许多观点认为RISC-V的碎片化是不可避免的问题 ， 我们认为碎片化存在风险 ， 但绝非不能避免 。 基础指令集由基金会成员表决通过后发布标准 ， 之后趋于稳定 ， 加之模块化设计的优势 ， 公版的壮大和标杆的尺度 ， 这些并非一蹴而就 。 确定的是 ， RISC-V的开放影响力和成员的支持显而易见 ， 未来处理器架构多元发展也有利于促进该领域技术与产品进步 。
文/陈徐毅 高级工程师 ， 科技专栏作者 ， 中国计算机学会会员 。
【设计|ARM收购案的终止与RISC-V的机遇】本文刊发于《中关村》第226期
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