中國繁榮晶元產業背後還有這些隱憂！RISC-V能否助力中國構建自主晶元生態圈？

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雖然中國晶元市場繁榮發展，但是不可忽視的是，仍存在大多數產品依賴進口、缺乏核心技術等問題，因此，構建我國自主知識產權晶元生態系統十分必要性並且勢在必行。在全球和中國產業的共同需求下，RISC-V逐漸成為業界關注的焦點。

文｜樂川

校對｜叨叨

圖源｜集微網

集微網消息，近年來，中國晶元市場規模和市場結構均發生變化，設計業和製造業收入明顯上升。但是不可忽視的是，仍存在大多數產品依賴進口、缺乏核心技術等問題，因此，構建我國自主知識產權晶元生態系統十分必要性並且勢在必行。（本文主要觀點來自中國標準創新基金總經理魏仝生的演講）

根據中國半導體行業協會統計，2017年中國集成電路產業增長迅速，市場規模達到5411.3億元，同比增長24.8%。

同時，集成電路行業的市場結構發生了明顯變化，設計業和製造業收入佔比明顯上升。其中設計業從2009年的24.3%上升到2017年的38.3%，上升了14個百分點；製造業從2011年的22.3%上升到2017年的26.8%；封測業的收入比重則由2011年50.5%的巔峰降到目前的34.9%。

根據中國半導體行業協會統計，截至2017年底，全國共有設計企業約1380家，全年實現銷售額約1945.98億元，比2016年增長28.15%，比重再次大幅提高。可以看出，近幾年中國晶元設計行業銷售總額持續穩定增長。

與此同時，中國集成電路製造業銷售額也迅速增長。自2014年以來，中國集成電路製造業加速發展，根據中國半導體行業協會統計，2017年全年銷售額達到1448.6億元，同比增長28.5%。值得注意的是在這一銷售數據中，包括了台積電、三星、英特爾、海力士等國際廠商在中國大陸的銷售額。

在封測領域同樣充滿生機。近年來，本土封測企業的快速成長以及國外半導體公司向國內大舉轉移封測能力，2017年國內集成電路封測業同比增長20.1%，銷售規模達到1889.2億元。

雖然中國晶元市場繁榮發展，但是不可忽視的是，仍存在幾個問題。

首先是大量集成電路產品依賴進口，對高端晶元的進口依賴逐年增大。

我國集成電路產業的發展和自身的市場需求極不匹配，國內集成電路產能全球佔比為7%，而市場需求則接近全球的1/3。據海關統計，2017年我國進口集成電路3770塊，同比增長10.1%，進口金額2601.4億美元，同比增長14.6%。

相比之下，2017年全國進口原油1623億美元，遠遠低於進口晶元價值。中國在半導體行業的花費遠遠高於石油，由此產生的貿易逆差也創下了歷史新高，達到1932.6億美元，同比增長16.6%。此外，2017年中國貨物進口總額為12.46萬億元，也就是說，集成電路進口額佔中國總進口額比重高達14.1%。

其次，缺乏核心技術，安全無法保障，每年需要支付巨額的IP費用。

從晶元的技術之爭來看，全球晶元製造業的核心技術長期被壟斷在英特爾、AMD、Arm等行業巨頭手中，國內晶元企業從產業規模、技術水平、市場份額等方面都與國際領軍企業有較大差距。目前國內晶元企業大都是基於國外企業提供的軟體系統和開發工具進行晶元設計開發，為此需要支付大量的IP費用，並且存在巨大的數據安全隱患。

因此，構建我國自主知識產權晶元生態系統十分必要性並且勢在必行。

構建自主知識產權的

晶元產業生態圈

當前全球正面臨人工智慧（AI）、物聯網（IoT）技術、車載電子系統等被稱為是下一個萬億級的市場，不僅有著巨大的機會，其細分化、碎片化的特質要求更完善的服務、軟體與硬體的結合要求多元化的整合，集成電路的發展將從「單一技術創新」驅動轉變為「技術創新+應用創新」雙驅動，「軟硬兼施」成為集成電路企業的必修課。它不是任何一家或幾家企業就能做好的，著眼於產業體系的可控性，誰取得生態系統的主導權，軟硬體企業就會跟誰走，產業體系就由誰來控制。

在全球產業和中國集成電路市場的需求下，RISC-V逐漸成為業界關注的焦點。

RISC-V的特性包括以下幾個方面：

1.對於指令集的使用完全開源，雖然不是第一個開源指令集，但它具有重要意義，因為此設計使它可以適用於現代計算設備（如雲計算、高端智能手機和微小嵌入式系統）。

2.RISC-V基金會不會收取高額的授權費，並且允許企業能夠完全擁有、添加到自有指令集進行拓展，但不需要開放共享以實現差異化的發展。

3.架構簡單，藉由設計架構的純熟，RISC-V基礎指令只有40多條，加上其他模塊和擴展指令，總共有幾十條指令，大大降低直接應用的門檻。

4.RISC-V同時提供詳細的特權指令與用戶級指令，讓開發者易於移植Unix、Linux系統至RISC-V平台。

5.RISC-V在不同的部分能夠使用模塊將其組織在一起，試圖通過一套架構滿足不同的應用場景。

6.使用RISC-V來設計晶元，設計公司不需要擔心工具鏈的問題，RISC-V社區已提供完整的工具鏈，RISC-V基金會會持續維護其工具鏈。

推動建立國家指令集標準

打造中國芯

指令集是半導體晶元發展最重要的基礎，對CPU運算進行指導和優化的硬程序。建立中國自己的標準和知識產權，擺脫向外國企業支付昂貴專利費及限制技術發展的局面，同時也有利於促進信息產業自主可控的發展。此本質即打破國外晶元在整個指令集架構上的壟斷，並防範國外晶元所隱藏的可能的安全後門。因此，自主可控首先要保證晶元的自主可控，而使用以RISC-V為指令集架構為國家標準的發展即是創造自主且可控的信息產業基礎，中國標準創新基金將作出以下舉措來推動RISC-V的發展：

成立「中國RISC-V自主知識產權發展聯盟」

成立中國RISC-V發展基金會

成立「RISC-V發展研究院」

推動RISC-F作為國家CPU指令集標準

建設自主研發生態系統

舉辦中國RISC-V論壇

結合政產學界成立「自主知識產權的晶元產業技術標準創新示範基地」

中國芯人才培養工程

培育RISC-V人力資源

根據國內人才調查顯示，為了迎頭趕上自動化系統、大數據以及人工機器學習驅動的人才市場，大約有85%的晶元供應商都需要新的人才類型。然而，其中有77%的業者都表示人才短缺，特別是電子工程師，尤其是晶元底層編譯驅動工程師、指令集編譯工程師等。

發展及培育RISC-V項目人才是極為重要且急迫的任務，包括以下工作:

與各地高校合作，落地「中國芯學院」培育RISC-V人力資源

人才培育及儲備需要有一套長期規劃與實施，國外科技學院雖多，但多為應用層以上技術人才，對於晶元底層驅動及指令集技術人才還是不足。我們將與全國各高校形成階梯式培育計劃，廣招及儲備晶元RISC-V指令集人才。

地方政府結合當地產業人力需求，扶持並支持RISC-V培訓課程的推廣

RISC-V課程培訓需要投入大量人力物力及財力，地方政府最了解當地高校及企業需求，故需要地方政府牽頭企業及RISC-V聯盟，制定課程方案及創造吸引人才條件環境，扶持RISC-V技術人才落地。

奠定晶元研發生態系統的基礎

開發指令集的成敗在於生態環境的建立與工具鏈的成熟，若有一套已完整工具鏈，對於建立完善生態系統是非常重要，有了完整生態系統，可加快研發及發展基於RISC-V的晶元系列。

寫在最後

RISC-V開源的特性、極簡的架構與模塊化哲學，將給開發者帶來極大的便利。然而，相比Arm和英特爾x86，RISC-V現階段的一大短板就是生態不完善。一位業內人士告訴集微網記者，研發是一回事，工程是一回事。假如產品出了bug，誰給你調試？出來的東西能不能用現在也不好說，風險不是一般的大。

從另一個角度來看，並不是每個公司都可以免費的從RISC-V指令集架構受益，因為它對技術水平，資金投入和時間的要求都不低。可以從第三方買，但一份價錢一份貨。另一位知情人士則對集微網記者透露，目前，第三方購買RISC-V的授權費用在Arm的70%左右，目前主要用在一些消費電子的通信應用上，例如無人機晶元，因其對圖像、視頻的實時傳輸有所需求。

簡而言之，中國集成電路產業如果主動和積極的擁抱RISC-V生態好處不小。一方面，能擺脫國外的壟斷，實現處理器內核的國產自主。另一方面由於RISC-V內核的成本優勢，將會幫助本土產業開發出更高的性價比的晶元。但是，風險和試錯成本也著實不小，能否成功，還得看產業、政府等各方的決心和毅力。

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