一、RISC-V简介
1.1 RISC-V的起源
2010 年，加州大学伯克利分校的 David Patterson教授与Krste Asanovic教授研究团队正在准备启动一个新项目，需要选择一种处理器指令集。他们分析了 ARM、MIPS、SPARC、X86 等多个指令集，发现它们不仅设计越来越复杂，而且还存在知识产权问题。于是伯克利的研究团队临时组建一个四人小组，开展一个 3 个月的暑期小项目——从零开始设计一套全新的指令集。这个小项目的目标是新指令集能满足从微控制器到超级计算机等各种尺寸的处理器，能支持从 FPGA 到 ASIC 到未来器件等各种实现，能高效地实现各种微结构，能支持大量的定制与加速功能，能和现有软件栈与编程语言很好的适配。最重要的一点是要稳定——不会改变，不会消失。
2011 年 5 月，第一版指令集正式发布。该指令集设计非常简单，采用了基础指令集与扩展指令集的方式。基础指令集只包含了不到 50 条指令，但已经可以用于实现一个具备定点运算和特权模式等基本功能的处理器。扩展指令集提供了一些常用的原子操作指令、浮点运算指令等，用户也可以需要自身需求进行自定义。这样，这套指令集既保留了“简单”这个大优点，又赋予了用户足够的灵活性。伯克利的研究团队在发布时还做了两个重大的决定：
一是将新的指令集命名为 RISC-V（读作 RISC-Five），表示为第五代RISC（精简指令集计算机）。图 2 展示了此前的四代 RISC 处理器原型芯片。
每一代 RISC 处理器都由 David Patterson 教授领导与参与。也正是他与学生David Ditzel 在 1980 年发表的那篇经典论文“The case for the reduced instruction set computer”中创造了 RISC 一词。
二是将 RISC-V 指令集彻底开放，使用 BSD License 开源协议设计了开源处理器核 Rocket。伯克利研究团队认为，指令集 ISA 作为软硬件接口的一种说明和描述规范，不应该像 ARM、PowerPC、X86 等指令集那样需要付费授权才能使用，而应该开放（Open）和免费（Free）。他们选择的 BSD 开源协议给予使用者很大自由，允许使用者修改和重新发布开源代码，也允许基于开源代码开发商业软件发布和销售。因此 BSD 开源协议对商业集成很友好，很多的企业在选用开源产品时都会首选 BSD 开源协议。
于是，一套全新的开放指令集 RISC-V 诞生了——全世界任何公司、大学、研究机构与个人都可以开发兼容 RISC-V 指令集的处理器，都可以融入到基于RISC-V 构建的软硬件生态系统，而不需要为指令集付一分钱。伯克利研究团队对 RISC-V 寄予厚望，希望它能被应用到各种场合，从微控制器到超级计算机；也希望它能像 Linux 通过开源成为全世界操作系统的事实标准之一，最终成为全世界处理器指令集的事实标准，为下一个 50 年计算机系统设计与创新做出奠基性贡献。
1.2 RISC-V的“统称”
RISC-V泛指RISC-V指令集及其衍生出来的一系列生态。而RISC-V指令集，类似于INTEL公司的X86 ,ARM指令集，是一个被CPU读取到内存后，指导计算机运行的指令集合。实现了该指令集的CPU，能执行指令集中规定的所有基本指令，使按该套指令集编译的程序能够无障碍运行，且具有同系列CPU可移植和兼容性。
二、国内外研究水平现状
2.1国外RSIC-V发展
2.1.1 2015年成立SiFive公司
SIFIVE公司是RISC-V指令集的行业先驱。2015年，伯克利研究团队又往前推进了一步，成立了SiFive初创公司，加速RISC-V的商业化进程。SiFive公司的定位和基于Linux开源社区的RedHat公司、基于Spark开源社区的Databricks公司相似，为用户提供高性能的处理器IP核以及集成了外围部件IP的SoC芯片。
SIFIVE目前的产品类似于浏览器领域的开源产品chromium，区别在于chromuim相对开放，而SIFIVE在商业用途还是需要相关专利授权才可使用。目前已推出32位E2（低端）、E3（中端）、E7（高端）系列，和64位S2、S5、S7系列, 64位Linux兼容版U2,U7处理器。并着手于简化芯片设计领域的技术鸿沟，提供云端的模块化设计和验证程序。
SIFIVE目前也是RISC-V领域产品系列最全，技术相对领先的公司。其它芯片设计公司与其有合作和技术参考。2018年SIFIVE推出了全球第一款运行 Linux的HIFIVE开发板，核心芯片为 1.5GHz U540 SoC，采用台积电 28nm HPC 工艺制造的64位处理器，配备 8GB DDR4(ECC)、一个千兆以太网(GbE)端口、一个 microSD 插槽、FMC连接器。
2.1.2 RISC-V在印度的发展
从国家政策层面对于RISC-V进行支持，我国并非第一家。2017年，印度政府表示将大力资助基于RISC-V的处理器项目，使RISC-V成为了印度的事实国家指令集。
2011年印度实施处理器战略计划，在全国范围资助2-3个研制处理器的项目。印度理工学院马德拉斯分校的两位教授在该计划支持下启动了SHAKTI处理器项目，研制与IBM PowerPC兼容的处理器，为获得合法授权，SHAKTI项目组与IBM开展了合作谈判，但未能达成一致。此时RISC-V在2013年流片成功，于是SHAKTI项目组放弃PowerPC，开始使用RISC-V，项目目标也临时调整为研制6款基于RISC-V指令集的开源处理器核。这个临时的调整不仅未受到指责，反而得到了印度政府更大力度的支持。另外，2016年1月，曾长期开展超级计算机研究的先进计算发展中心获得印度电子信息技术部4500万美元的资助，目标是研制一款基于RISC-V指令集的2GHz四核处理器。另外，在印度政府支持的另一个关于神经形态***项目中，也将RISC-V作为计算主核心。随着印度政府资助的处理器相关项目都开始向RISC-V靠拢，RISC-V成为了印度的事实国家指令集。
印度理工学院（IIT）Madras 为其开源Shakti处理器发布了SDK。Shakti基于开源RISC-V指令集架构，由印度电子和信息技术部资助。根据IIT的说法，开发板也将很快发布。IIT Madras的RISE集团于2016年开始致力于Shakti项目，并计划针对不同的市场发布六个系列的处理器。该集团表示，他们的处理器在面积、性能和功耗方面具有竞争力。Shakti处理器首批就规划了多达6个不同系列，各自针对不同的市场，号称在核心面积、性能、功耗方面相比当前商用处理器都很有竞争力。目前在研，低端产品有成品，中高端还在开发设计阶段。
E系列：3级顺序流水线，针对IoT物联网设备、机器人平台、电机控制等嵌入式领域。
C系列：32位5级顺序流水线，微控制器档次，核心频率200MHz-1GHz，适合中等负载，功耗极低，并可选支持内存保护。
I系列：64位乱序流水线，核心频率1.5-2.5GHz，支持多线程，面向移动、存储、网络应用，也是主打嵌入式。
M系列：面阿宁主流消费级市场，最多八核心。
S系列：针对工作站和服务器，I系列的增强版，也支持多线程。
H系列：用于高性能计算，单线程性能突出，可选四级缓存，支持Gen-Z Fabric互连总线、存储级内存。
2.1.3 RISC-V在美国的发展
美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助了 RISC-V 基金会，同时于2017
年启动了一项总值 15 亿美金的 ERI 计划，项目周期 5 年，以支持芯片技术的发展，重塑芯片开发制造流程，其中 POSH 子项目就是提供开源设计和验证框架，
包括技术、方法、标准，从而实现具有成本效益的超复杂片上系统设计。DARPA
希望可降低复杂片上系统设计障碍的新工具能够打开一个特定应用设计创新的
新时代。
2.1.4 RISC-V在欧洲的发展
欧洲委员会于 2018 年启动了 EPI（European Processor Initiative）计
划，拟开发面向欧洲市场的自主可控低功耗微处理器，其中重点关注 Exascale
级超算处理器，预计投资 1.2 亿欧元经费用于支持用户开发的超算处理器，而
RISC-V 和 ARM 都将作为此次计划的备选指令集。
2.1.5 RISC-V在以色列的发展
2017 年以色列创新局（The Israel Innovation Authority）新成立名为
GenPro 工作组旨在开发基于 RISC-V 的快速、高效且独立处理平台，工作组主
要由来自学术界和工业界人士组成，计划为个体企业提供一整套软硬件解决方
案，同时进一步发展前沿软硬件技术。
2.2 国内开发RISC-V的背景
2.2.1 寻找可以代替ARM的架构
目前，软银方面宣布，将以最高400亿美元的价格将其所持的全部ARM股权出售给美国公司英伟达（NVIDIA），此事引发行业热议。公开资料显示，ARM是全球最大的半导体IP供应商，2019年，全球超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。在当前复杂的贸易环境，以及美国为首的西方国家屡次以“国家安全”为由排挤、制裁中国科技企业的大背景下，一旦英伟达成功收购ARM，美国便几乎掌握了全部的半导体核心技术，这或将重构全球半导体格局，对中国科技业而言，并非是一个好消息。
2.2.2 芯片设计门槛过高
芯片领域的创新门槛之高、投入之大业内公认。设计与制造一款芯片涉及多个环节，包括 EDA 开发环境搭建、外围 IP 模块选型、芯片前端逻辑设计、后端物理设计、流片与封装测试等，每个环节都需要巨额的资金与大量的人力投入。以28nm工艺研制一款 SoC 芯片为例，比较完整的 EDA 工具版权费便超过500万元，购买内存控制器、PCIe 控制器等外围 IP 费用往往高达 500～1000 万元，流片费用由芯片面积大小而定，但往往也会达到 1000 万，封装相对便宜，大约需要 50 万左右。简单估算，研制这款芯片所需要的资金投入便已经超过2000 万元。另一方面，芯片的研发往往需要数十位工程师，花上一年的时间来设计与验证，仅工资开销就需要上千万元。但是，芯片设计与验证时哪怕出现一个很小的错误，都有可能导致芯片最终无法工作。
芯片领域的高门槛客观上严重阻碍了创新，中国科学院计算技术研究所的调研数据表明，毕业生论文发布比例显示，中美之间差距并不大，但是作者的工作去向却有很大差距，学生毕业后85%在美国就业，仅有4%在中国。芯片设计的门槛过高，导致人才储备不足，因此，如何能够降低芯片设计门槛，让学生也能流片，成为了亟待解决的问题，基于RISC-V的开源性，也促进了RISC-V的发展。
2.2.3 智能物联网（AIoT）需求的碎片化
AIoT时代处理芯片规模将达到千亿颗以上，远超过现在互联网和非移动互联网时代需求。在移动互联网时代，一套指令集可支撑整个互联网发展。而AIoT时代，可能会出现成千上万的定制需求，这种需求会导致芯片处理器的设计以现有的方法难以去应对这种趋势，目前使用的ARM指令集授权费用上亿元，阻碍了国内AIoT的发展，所以需要发展新的处理器芯片的设计方法。
2.2.4中国“芯”处境堪忧
在芯片领域，应用范围最广的指令集都是收费的，如：X86基本不对外授权，ARM费用相当很高。因此芯片设计领域迫切需要一个行业认可、高品质、公开的指令集，在世界范围可以参考使用的芯片指令标准。从历史的发展趋势来看，中国在处理器发展中处于被动地位。处理器诞生之初：以 IBM / Sun 为代表的整机和服务器，开启了人类信息化的大潮；
第一次变革：以 Intel / AMD 为代表的 x86 处理器芯片，极大地推进了 PC 和服务器的普及和繁荣；
第二次变革：以 ARM / MIPS 为代表的商用处理器架构授权+IP 授权，奠定了嵌入式和移动手持设备井喷的基础；
第三次变革到来之际， 以 RISC-V 为代表的开放标准，或许能够进一步打破封闭，推动整个行业的发展繁荣。
2.3 RISC-V与ARM和X86指令集具有的优势
2.3.1 完全开源
做为开源的 ISA，RISC-V 是由 UC Berkeley 所发展的，RISC-V 正试着挑战现行主流的指令集架构。藉由 RISC-V，UC Berkeley 正试着从头打造一个全新的生态系，并将其开放，让所有人都可以使用。
对指令集使用，RISC-V 基金会不收取高额的授权费。开源采用宽松的 BSD 协议，企业完全自由免费使用，同时也容许企业添加自有指令集拓展而不必开放共享以实现差异化发展。
2.3.2 架构简单
从官网上的文件可以知道，RISC-V 只有大约 100 个 Instructions，且不会再增加。如此便不需为了新增指令而增加新的电路，增加芯片的面积。此外，RISC-V 提供 16、32、64bits 等多种内存定址方式，让厂商有更多的选择。
RISC-V 架构秉承简单的设计哲学。体现为：在处理器领域，主流的架构为 x86 与 ARM 架构。x86 与 ARM 架构的发展的过程也伴随了现代处理器架构技术的不断发展成熟，但作为商用的架构，为了能够保持架构的向后兼容性，其不得不保留许多过时的定义，导致其指令数目多，指令冗余严重，文档数量庞大，所以要在这些架构上开发新的操作系统或者直接开发应用门槛很高。而 RISC-V 架构则能完全抛弃包袱，借助计算机体系结构经过多年的发展已经成为比较成熟的技术的优势，从轻上路。RISC-V 基础指令集则只有 40 多条，加上其他的模块化扩展指令总共几十条指令。 RISC-V 的规范文档仅有 145 页，而“特权架构文档”的篇幅也仅为 91 页。
2.3.3易于移植
现代操作系统都做了特权级指令和用户级指令的分离，特权指令只能操作系统调用，而用户级指令才能在用户模式调用，保障操作系统的稳定。RISC-V提供了特权级指令和用户级指令，同时提供了详细的RISC-V特权级指令规范和RISC-V用户级指令规范的详细信息，使开发者能非常方便的移植linux和unix系统到RISC-V平台。
2.3.4模块化设计
模块化的方式组织在一起，从而试图通过一套统一的架构满足各种不同的应用场景。用户能够灵活选择不同的模块组合，来实现自己定制化设备的需要，比如针对于小面积低功耗嵌入式场景，用户可以选择 RV32IC 组合的指令集，仅使用 Machine Mode（机器模式）；而高性能应用操作系统场景则可以选择譬如 RV32IMFDC 的指令集，使用 Machine Mode（机器模式）与 User Mode（用户模式）两种模式。
2.3.5完整的工具链
在软件支持方面，因为 RISC-V 是全新的指令集架构，因此现行的软件都要做修整方能配合使用。为了做后续的发展，他们已经为 RISC-V 开发出 GCC / glibc / GDB、LLVM / Clang、Linux、Yocto、Verification Suite 等软件。
在硬件开发工具部分，他们设计出全新的硬件描述语言 Chisel，以 Scala 为语言核心，辅以硬件开发工具，可以将 Scala 所开发出的电路轻易地转换成 C++ 的电路模拟，或者 FPGA、ASIC 用的 Verilog Code，并进行合成和绕线，提升硬件设计的效率。
在 2012 年的DAC会议上发表了一门新的编程语言Chisel来进行硬件的敏捷开发。Chisel的主要目标是减少项目中的重复代码，提高代码密度，从而提升开发效率、代码可读性和易维护性。编写 Chisel 代码后，用 Chisel 编译器将其编译成底层的Verilog 代码（网表），可用于标准的 ASIC 和 FPGA 流程。虽然Chisel 支持传统硬件描述语言不具备的很多高级特性，但 Chisel 还是一门硬件构建语言，而不是高层次综合语言。硬件构建语言用于描述电路具体如何构建，而高层次综合语言则用于描述算法的流程。表 9 中总结了 Chisel 和传统的硬件描述语言（Verilog 和 SystemVerilog）之间的对比。
相关调查表明，Chisel 比 Verilog 编码效率高，下图为二级缓存开发案例对比
下图为Chisel 和 Verilog 的性能、功耗、面积和对比
2.3.6 性能堪比部分ARM
为了证明 RISC-V 的实际效能，UC Berkeley 甚至实际设计出一颗芯片，并将其制作出来。为了确保公平性，选用和 ARM Cortex-A5 相同的台积电制程。采用 RISC-V 的 CPU 不但面积比较小，运算速度较快，而且还耗较少的电。足以证明 RISC-V 做为新进者，已经具有挑战 ARM 的潜力。
2.3.7在芯片设计方面与ARM和X86对比
2.4 RISC-V面临的挑战
2.4.1 碎片化的风险
首先RISC-V架构开源规则本身有一定的局限性。RISC-V强调完全开源的设计，并且让取用者可任意加上专属指令集，甚至可以自由选择将架构封闭还是维持开源。这样就导致了RISC-V架构可能出现，虽然拥有更多的指令集，却无法共用的问题。
当各个公司做出具有本身公司特色的芯片时，如果他们选择将自己的专属指令集保密，那么若干年后，很可能出现芯片互不兼容的情况，而这样的碎片化问题往往是不利于产业发展的。
例如Android系统本身是一个开源的系统，但经过华为、小米、OPPO等厂商各自开发成自己的系统之后，就变得不再互相兼容，这也是RISC-V架构开源规则本身的局限性。
2.4.2 生态建设尚不完整
与X86和ARM架构相比，RISC-V架构生态欠缺，导致目前无法抢占市场，英特尔推动的x86架构市场依旧庞大，几乎从传统PC 到数据中心规模的服务器都在使用基于x86架构的处理器，同时相关软件带动的应用服务也有长达40年的优化发展历史。
对于ARM架构已产生的庞大市场应用规模，RISC-V架构更加难以取代，而且ARM的IP授权模式已经趋于完善，尽管授权费用高昂，但各大厂商依旧使用，例如我国华为海思、展讯、中兴、全志等芯片皆是采用ARM架构。
2.4.3 需要进一步进行技术验证
开放指令集与开源芯片的稳定性及成熟度还需要通过硅验证及大量的
市场应用来进行检验，目前国内流片成功的案例较少。
2.5 国内RISC-V技术发展以及成果概况
2.5.1 国内支持发展RISC-V技术
国家大力推广，上海成为国内第一个将RISC-V列入政府扶持对象的城市，并发布了《上海市经济信息化委关于开展2018年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金项目申报工作的通知》。对RISC-V相关芯片设计企业提供政策资金帮助，鼓励基于RISC-V自主处理器的研发及产业化。
国内RISC-V的前沿研究和开源社区还处于不断建设的过程。目前，国内企业积极参与RISC-V开源社区建设，除了企业一线之外，还有许多与硬件、软件、投资、知识产权相关的公司，科研工作者也积极参与RISC-V社区的建设，研究机构也基于RISC-V开展前沿研究。此外，还有清华大学基于RISC-V的操作系统安全的研究、上海交大基于RISC-V的基带处理器扩展项目等研究工作。与此同时，中国的相关联盟组织也积极为生态建设凝聚力量。目前，各个国家都不同程度地对RISC-V进行了支持，国际上顶尖的高校也采用RISC-V架构或者开设了相关的课程，建立了开源的实验室，产业方面一些龙头的厂商也基于RISC-V推出了很多新的产品。
RISC-V基金会迁移到瑞士与RIOS lab的成立，RIOS已于2019年11月成功举办了“第一届中国RISC-V论坛”。论坛聚焦于科研成果和技术经验分享，邀请了世界范围内相关领域学术界和产业界的专家学者，紧密围绕基于RISC-V的芯片生态的关键技术问题与RISC-V处理器设计、开发工具、IP核与SoC，以及系统软件等多个领域的前沿研发成果和在应用上所引起的深刻变革等内容展开了深入的讨论和交流。
2.5.2 中国成立开放指令生态（RISC-V）联盟
2018年11月，中国开放指令生态（RISC-V）联盟（简称“RISC-V中国联盟”）于8日在浙江乌镇召开的世界互联网大会上宣布成立。联盟理事长由中国工程院院士、中科院计算所研究员倪光南担任。图灵奖得主、美国加州大学伯克利分校教授David Patterson在成立仪式上发布了由中科院计算所翻译的中文版《RISC-V手册》。
RISC-V中国联盟旨在以RISC-V指令集为抓手，联合学术及产业界推动开源开放指令芯片及生态的健康发展。因此，联盟制定了一个“三步走”计划，希望用10年左右的时间，到2030年逐步完成开源芯片生态的建立。RISC-V中国联盟发起单位包括中科院计算所、北京大学、清华大学、阿里—中天微、百度、中芯国际等近20家研究机构和企业，目前已有一批企业构建了开源芯片关键技术。
2.5.3 黄山一号芯片诞生
2017年，华米科技成立了人工智能实验室，并启动了他们的人工智能智能可穿戴芯片研究项目，投身 RISC-V 芯片研发，并最终在 2018 年 9 月推出了第一款芯片“黄山一号”。这款采用RISC-V架构设计的芯片是是全球首款集成AI神经网络模块的处理器，能本地化处理AI任务，对心率、心电、心律失常等进行实时监测与分析。2019年6月“黄山一号”已流片量产，主要用于华米穿戴智能设备AMAZFIT的主控芯片，处理器频率240MHz，55nm工艺，目前应该是和SIFIVE合作采用了SIFIVE公司的部分芯片IP。
2.5.4 其它国内半导体公司发展成果
平头哥半导体（前杭州中天微）：宣布正式推出支持RISC-V第三代指令系统架构处理器CK902，并建立战略合作关系推广RISC-V在国内的商业化落地。截至2018年9月，中天微基于C-SKY CPU IP核的SoC芯片累计出货量已经突破8亿颗。CK902为32位低功耗，是全球首款支持物联网安全的RISC-V处理器。
阿里平头哥首颗芯片玄铁910，现场启动普惠芯片计划（2.5GHZ, 最高16核。
松果电子（小米）和中天微合作，以中天微RISC-V CPU处理器为基础平台，松果电子提供极具市场竞争力的SoC智能硬件产品，共同促进和加速RISC-V在国内的商业化进程。松果电子考量了中天微在现有嵌入式CPU研发技术、持续研发投入的经济的双实力，经过大规模量产验证的中天微CPU内核架构配合成熟稳定的开发工具链，在以此最大限度避免使用RISC-V时带来的技术和量产的不确定性。
上海乐鑫信息科技成立于2008年，致力于前沿低功耗WiFi+蓝牙双模物联网解决方案的研发。目前在研基于RISC-V指令集架构的ESP32-Marlin物联网芯片。
北京君正集成电路股份有限公司成立于2005年，目前已发展成为一家国内外领先的嵌入式CPU芯片及解决方案提供商。CPU研发队伍已展开对基于RISC-V指令集的CPU核的研发。
芯来科技创立于2018年，是一家具有代表性的RISC-V处理器内核IP和解决方案公司，并创造了我国第一颗开源RISC-V处理器项目蜂鸟E203。2019年1月芯来科技完成了千万级人民币的天使轮融资。
华米科技创立于 2013 年，是小米生态链首家在美上市企业。2018 年 9 月 17 日，华米科技发布了号称全球智能穿戴领域第一颗人工智能芯片——黄山 1 号。这颗芯片基于 RISC-V 开发，是全球首款 RISC-V 开源指令集成的可穿戴处理器，并且集成了 AON（AlwaysOn）模块控制器和神经网络加速模块。华米的这款可穿戴 AI 芯片由一颗主频可达 240MHz 的处理器和 HeartID、ECG、ECGPro、Arrhythmia 四个 AI 引擎组成，实现在本地端对心率、心电、心律失常等心脏问题进行 24 小时低功耗实时监测分析。
核芯互联成立于 2017 年 6 月，是一家主打芯片敏捷设计的初创公司，致力于通过科技创新，从芯片、算法、人工智能、通信、软件等多维度、多层次为工业赋能，提供一站式工业自动化和物联网解决方案。2 月，核芯互联自主研发成功微架构的 RISC-VIP 核及 MCU 系列通用芯片，并对数款数字和模拟芯片进行流片。4 月，核芯互联在青岛芯谷正式发布璇玑 CLE 系列 MCU。璇玑 CLE 系列是核芯互联基于 32 位 RISC-V 内核推出的通用嵌入式 MCU 处理器，具有高性能、低功耗、高稳定性等特点，是存储资源和对外接口丰富的安全芯片，主要适用于白色家电、工业控制、物联网等对稳定性、功耗和计算能力要求较高的应用领域。
飞利信北京飞利信科技股份有限公司成立于 2002 年，是国内领先的政府信息化全面解决方案提供商，于 2012 年在深交所创业板以智能会议系统第一股上市。2018 年 9 月 30 日，飞利信以 RISV-V 指令集为核心的自主可控 MCU 芯片研发完成基础测试工作。该 MCU 芯片属于 32 位微控制器，未来将对低功耗广域网通信技术和电池管理系统两个应用场景进行优化。
北京兆易创新科技股份有限公司，成立于 2005 年 4 月，是一家以中国为总部的全球化芯片设计公司。该公司致力于各类存储器、控制器及周边产品的设计研发。2019 年 8 月 22 日，兆易创新正式发布了全球首个基于 RISC-V 开源架构内核的 32 位通用 MCU 产品——GD32VF103 系列。为此，兆易创新还提供了从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持。
2.6 RISC-V应用的领域
2.6.1 RISC-V在IoT领域处于绝对的优势
随着物联网时代的来临，RISC-V作为新兴架构，拥有在IoT等新兴领域深耕的客观条件。以其精简的体量，或许在未来的IoT领域中能取得绝对的优势。随着人工智能、5G、边缘计算、区块链等技术的发展和成熟，将对传统计算需求形成巨大挑战，并创造出新的计算技术需求，国内CPU企业如能在此期间不断拓展产品谱系，将大有可为。
RISC-V被认为适合应用在IoT市场。因为IoT市场的情况更为灵活，是一个“碎片化”的市场，客户需求相对多样化，目前尚无任一架构统一市场，而RISC-V具有低功耗、低成本、灵活可扩展及安全可靠的特性。虽然RICS-V本身是开源免费的，但是用户对RICS-V的架构进行使用和修改后可以进行销售。根据Tractica的预测，基于RISC-V的IP和软件工具的全球收入将在2025年增加到11亿美元，高于2018年的5200万美元。
2.6.2 RISC-V将成为专用芯片设计主流架构
在时间方面，在20年前，摩尔定律开始逐渐失效，特定领域架构时代到来，DSA需要添加定制的指令，会显著缩短研发周期，同时拥有大量的设计选择权衡，因此，此类型的架构具有操作容易、基础指令简单、有编译器和操作系统支持、预留了大量编码空间等优势。|
在地点方面，RISC-V诞生于2010年的美国加州大学伯克利分校，Krste教授的团队需要个简单、免费、自由的ISA进行科研，作为更宏大的芯片设计创新项目的一部分，而伯克利具备这个条件，开发出支持全新的ISA所必需的系统。
在设计方面，RISC-V具有模块化设计的概念，所拥有的最基础的RV32I仅使用了40条指令编码，同时还提供了高度灵活的配置空间以及提供了足够多的软件平台支持。
如西部数据以及Nvidia开发专用的RISC-V控制器，他们可以加入新的指令，不仅能降低功耗和提高性能，还能够设计不同的安全机制和安全算法。在国内，高铁、电网等细分市场对专用芯片也有很强的需求，还能够满足自主可控的要求。
2.6.3 RISC-V进入数据中心处理器设计
亚马逊、谷歌、Facebook都有自己的数据中心，但现在的数据中心处理器的功耗是非常大的问题，由于这些公司在软件上不依赖于其他公司，因此他们可以根据自己的需求以及商业模式设计适合自己的RISC-V处理器。特别是在AI时代，不同的深度学习算法对于硬件架构的要求差距很大，这时候灵活的RISC-V处理器能够更好地满足要求。
2.6.4 RISC-V灵活性应用于边缘计算
边缘计算市场目前正在快速发展，但被业界广泛地看好。在边缘计算市场，同样有非常多的应用场景，如智能家庭、智能交通、智能楼宇、智能工业，这些应用对芯片的性能、功耗、安全性都有不同的要求，RISC-V的灵活性可以很好的发挥作用。
2.7 RISC-V机遇以及发展前景
2.7.1 RISC-V的机遇
开放指令集与开源芯片面临前所未有的历史性机遇。
首先，从市场需求角度来看，物联网、云计算以及 5G 的发展将会催生大量的 IOT 芯片应用需求，这些需求具有应用领域广泛、应用需求千变万化和使用量巨大的特点。除此之外，高速发展的人工智能技术还会推动这些应用需求进一步升级，对芯片的性能、功耗、灵活性提出更高的要求。传统芯片开发模式无论在开发的资金投入门槛、技术投入门槛以及产品开发复用性方面远远不能满足以上需求。
在这种需求背景下，只有开放指令集与开源芯片这种全新的开发模式或者商业模式才能满足要求，同时也将会极大推动物联网、云计算、人工智能以及 5G 应用的推广。可以设想在不久的将来会出现类似在互联网技术中大放异彩以及逐渐成为其发展基石的开源软件技术相对应的开放指令集与开源芯片，后者也将成为蓬勃发展的物联网、云计算、人工智能以及 5G 等的硬件基础，改变传统芯片的开发及应用模式。
其次，从技术发展的角度来看，目前已经完全具备发展开放指令集与开源芯片的技术条件。从芯片开发的整个流程来看，在各个关键点都已经有相应的开放产品。其中尤为重要的是 RISC-V 这种开放指令集以及相应开发实现的出现和发展。除此之外，芯片开发中所需要的各种 EDA 工具也已经具有相应的开放版本，这些 EDA 软件目前虽然还达不到商用 EDA 软件的功能和性能水平，但对普通芯片开发已经足够，相信随着时间的推移以及参与的人越来越多，这些开源的 EDA 工具将会越来越成熟可靠。而且经过多年的发展，芯片开发中所需要的大部分 IP 也有相应的开源实现。
最后，芯片制造工艺的发展已经趋缓，其成本也会逐渐下降（如下图），这将会降低开源芯片的制造成本，缩小与商用芯片之间的工艺差距。
成熟工艺制造成本会因摩尔定律放缓而自然下降
2.7.2 RISC-V的发展前景
开放指令集与开放芯片的主要发展方向有以下几点：
（1）通过推动开放指令集、普及芯片敏捷开发模式、推广开源 EDA 工具链、
开发云平台的应用、成熟工艺选择以及成熟 IP 积累等多个方向的努力，来极大降低芯片开发门槛;
（2）持续开发高性能、高质量的开源芯片，通过大量的硅验证及大量的市场
应用持续检验开源芯片，促进其成熟发展;
（3）探索并找到符合开放指令集与开放芯片特点的商业模式，形成可持续发
展的模式;
（4）通过宣传让更多的人了解开放指令集与开放芯片，让更多的人参与RISC-V建设。
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