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由人工智慧驱动的设计应用
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关於搁滨厂颁-痴的各个关键面向
本文原文由Kiran Vittal撰写
在半導體產業持續創新的過程中，晶片的成功與否往往取決於能否做出好的選擇。而針對操作系統、編譯器、偵錯工具(debuggers)或其他工具的選擇，也正在推動開放原始碼RISC-V指令集架構(ISA)的普及。開放式指令集架構能提供设计者自由採用開源(open-source)或商業性的资源，作為開發客製化處理器的起點。
與專業的處理器架構不同，RISC-V的架構允許设计團隊根據其目標終端應用的需求來定義處理器。设计團隊可以選擇想要應用於设计內的可用功能，為其主要應用程序的功耗、性能或區域(PPA)進行優化。
搁滨厂颁-痴近年来凭藉其开放性和技术优势，越来越受到欢迎。的報告指出，到2028年，RISC-V CPU半導體的智慧財產權(IP)權利金預計將達到2.3億美元，年複合增長率為26.7%。管理RSIC-V標準的全球非營利組織 也表示这项标準在各种行业中被採纳的比例和活跃程度都在不断增加。
RISC-V有多種形式可採用，其中也包括可免費使用的開放性核心资源，任何公司都可以基於這個核心架構開發自己的产物和服务。市場上也有各種商業智財權的产物可供挑選，讓我們藉由以下篇幅，說明為何RISC-V可以在汽車產業、5骋行动通讯、人工智慧和数据中心等各種應用中扮演重要角色。
搁滨厂颁-痴的根源及形成架构的方式
搁滨厂颁-痴最初是由加州大学柏克莱分校於2010年5月开始研发，主要為学术用途，并以至少40年前的為基礎。2011年，第一款RISC-V晶片生產完成；而一旦其技術報告經ISA發布後，相關的規範(specification)基本上就屬於公領域，可供大眾使用。所有的设计軟體都在RISC-V ISA中一組簡單的核心指令上運作。透過可擴充的選項，设计人員可以為不同的終端市場量身打造合適的架構；還可以從可供使用的功能中挑選想要使用的選項，而不必套用整個架構的全部功能集。
目前最新一代的RISC-V是以精簡指令集計算機概念為基礎，所建構出的第五代處理器。參與RISC-V International的公司會員共同定義出開放標準的規範，藉此探索處理器的創新途徑，同時倡導全新的设计自由度。該組織目前於70個國家中擁有超過3,800多名成員，根據報告指出，截至2022年底，採用RISC-V核心的晶片產量已經超過100億顆。
開發支援RISC-V解决方案的公司生態系統持續壯大，產業界的合作也促進著架構的發展。身為RISC-V International的一員，新思科技(Synopsys)由解决方案事業群工程部副總裁Yankin Tanurhan，擔任該組織董事會的成員。監事會的成員則由選舉產生，由於代表來自於各個不同類別的會員，此舉也有助於確保監督標準的平衡。RISC-V International的執行長Calista Redmond表示：「由於RISC-V在各個市場的應用範圍不斷擴大，RISC-V International的董事會在推動發展標準扮演著提供方向和領導的重要角色。除了借助新思科技在支持RISC-V架構的SoC设计解决方案的專業知識，來自新思科技的專業成員加入我們的隊伍後，更進一步強化我們制定RISC-V標準未來方向的能力。」
搁滨厂颁-痴的主要优势
RISC-V架構為處理器提供簡化的指令，因此不難理解何以這個標準會變得如此受到歡迎。相較於使用更大、更複雜的指令來進行多項操作的複雜指令集計算(CISC)，RISC架構的每個時鐘週期(per clock cycle)即可執行一項指令。使用最小的指令集來執行複雜的操作，因而讓设计變得簡化且節能，同時也可有效完成解碼動作。
RISC-V架構的模組化、靈活性和可擴充性，讓设计人員可以創建成千上萬種潛在的客製化處理器，只需要適用於其目標應用功能即可，並且可以相對快速地完成。不論是簡單地嵌入式设计或是大型的超級計算機，设计人員都可以利用相同的ISA基礎作為一個起點開始進行设计開發；而更簡便的軟體開發也有助於加快整個设计週期。
安全性仍然是許多行業人士評估時關注的焦點。因此， RISC-V架構提供的各種安全功能，可以透過開放原始碼中相關的设计、軟體組成分析工具和安全性擴充來落實。
谁正在採用搁滨厂颁-痴?
起初，RISC-V主要是運用在嵌入式應用程序和微控制器領域。經過多年演進，這項開放原始碼標準在不同領域的應用日漸增加，例如汽車、数据中心和高效能運算，甚至在人工智慧方面的工作，也表現出越來越大的潛力。以下是各個領域中採用RISC-V架構的範例：
- 汽車：針對车用SoC，RISC-V處理器可以滿足性能、功耗、成本和安全性的要求，包括資訊娛樂、先進駕駛輔助和通訊系統。
- 高效能运算(贬笔颁)和数据中心：RISC-V核心非常適合處理客製化ISAs複雜的運算任務，而且RISC-V的擴展性可支援開發簡單、安全和靈活的核心功能，提供這些應用程式所需的能源效率。
- AI：人工智慧晶片是由各種異質成分所組成，设计人員會選擇現成的處理器(RISC-V就是選項之"一)，以便他們能專注在研發高性能、能源效率高的人工智慧加速器，並運用在處理像神經網絡和自然語言的演算任務上。
- 穿戴式設備、工業設備、物聯網及家用電器：這個領域以電池供電设计和空間限制為重點，而RISC-V處理器剛好可以滿足其功耗需求。
- 5骋行动通讯：RISC-V核心可以針對如行動電話等行動通訊设计所需的性能需求進行量身打造，或是可作為大型SoC中的一個組件，負責處理這些裝置中的特定任務。
- 航太与政府单位：搁滨厂颁-痴凭藉其高度可靠性和安全性，成為满足这些系统严格要求的最佳选择。
搁滨厂颁-痴的未来展望
由於搁滨厂颁-痴架构的运用范围持续成长，支援该架构的生态系统和产业合作也在不断扩大，许多重要的合作项目陆续出现。例如，搁滨厂颁-痴软体生态系统(搁滨厂贰)计画就是一项由知名产业领袖组成的全球性集团，其任务就是加速搁滨厂颁-痴架构的开放原始码软体开发。另外，在德国还有一项新计画正在啟动，最初是专注於汽车应用，旨在加速开发以此标準為基础的参考架构，这项计画的名册也值得注意。厂别尘颈肠辞最近的报告指出，近年来由於半导体供应链的短缺造成汽车生产受到阻碍，也连带引起汽车产业对此标準的兴趣。
RISC-V受到業界的歡迎並不令人意外，因其開放原始碼架構選項能提供设计人員以RISC-V處理器的SoCs為基礎，實現差異化的客製化设计。在推動半導體设计創新時，我們不能低估這種可自由選擇特性所扮演的角色。