過(guò)去二三十年，世界主流CPU（即在世界市場(chǎng)上占據(jù)主要份額的CPU）一直被x86和ARM兩種架構(gòu)所壟斷。其中，x86架構(gòu)（或稱Intel架構(gòu)）是1978年由英特爾（Intel）公司推出，以產(chǎn)品方式推廣，是PC時(shí)代的產(chǎn)物；ARM架構(gòu)是1990年由安謀（ARM）公司推出，以授權(quán)方式推廣，是移動(dòng)時(shí)代的產(chǎn)物。與此相應(yīng)，桌面和移動(dòng)終端領(lǐng)域也大多分別被微軟的視窗（Windows）和谷歌的安卓（Android）兩種操作系統(tǒng)所壟斷。這樣，在現(xiàn)代IT領(lǐng)域就出現(xiàn)了“Wintel”（Windows+Intel）和“AA”（Android+ARM）兩大生態(tài)的壟斷。鑒于在一個(gè)生態(tài)中，無(wú)數(shù)軟硬件彼此依賴、互相支持，以致打破生態(tài)壟斷極為困難。這也是長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)在主流CPU及其生態(tài)領(lǐng)域處于被動(dòng)跟隨狀態(tài)、不能從根本上解決“卡脖子”問(wèn)題的根源。
近年來(lái)，開源RISC-V架構(gòu)在世界范圍內(nèi)迅速崛起。我國(guó)業(yè)界普遍認(rèn)為，應(yīng)聚焦開源RISC-V發(fā)展主流CPU，這樣可使我國(guó)在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中掌握發(fā)展主動(dòng)權(quán)，并全面融入國(guó)際科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。
開源RISC-V的基本生態(tài)
開源RISC-V是圖靈獎(jiǎng)獲得者、美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校大衛(wèi)·帕特森教授的團(tuán)隊(duì)于2010年發(fā)布的。RISC-V架構(gòu)采用開源模式，具有設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)、易于移植、可擴(kuò)展、模塊化、可定制等特點(diǎn)，十分適合新一代信息技術(shù)領(lǐng)域“需求定義軟件，軟件定義硬件”的定制化趨勢(shì)，而中國(guó)在這方面具備超大規(guī)模市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，可以為RISC-V生態(tài)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)支撐。
經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)芯片能否在市場(chǎng)上取得成功，關(guān)鍵取決于其生態(tài)。今后RISC-V能否躋身于世界主流CPU行列，關(guān)鍵也取決于其生態(tài)。40年前，英特爾公司的x86架構(gòu)依托“Wintel”生態(tài)發(fā)展壯大；十多年前，安謀公司的ARM架構(gòu)依托“AA”生態(tài)發(fā)展壯大；今天，RISC-V架構(gòu)也要依托其自身生態(tài)發(fā)展壯大。我們可以把RISC-V生態(tài)用“RV++”表示，描述為1+1+N：即一個(gè)架構(gòu)、一套操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件、N種應(yīng)用場(chǎng)景。
簡(jiǎn)言之，“RV”就是“一個(gè)架構(gòu)”即RISC-V，代表開源指令集標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，它由RISC-V國(guó)際基金會(huì)（RVI）主持的RV開源社區(qū)進(jìn)行支撐。該基金會(huì)在2019年由美國(guó)遷到瑞士，隨著RV開源社區(qū)的發(fā)展壯大，RISC-V國(guó)際基金會(huì)成為推進(jìn)RISC-V生態(tài)發(fā)展的核心力量。
“RV++”中的第一個(gè)“+”代表“一套操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件”。在上述的“Wintel”和“AA”生態(tài)中，都只強(qiáng)調(diào)了操作系統(tǒng)，不過(guò)，今天計(jì)算機(jī)往往需要一整套以操作系統(tǒng)為核心的基礎(chǔ)軟件的支撐，所以我們將“操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件”統(tǒng)稱為“基礎(chǔ)軟件”。由于RISC-V基礎(chǔ)軟件不能照搬x86或ARM的基礎(chǔ)軟件，而需要重新按照RISC-V架構(gòu)定制開發(fā)，這就使中國(guó)軟件人員大有用武之地，也為基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域的后來(lái)居上提供了新機(jī)遇。相形之下，發(fā)達(dá)國(guó)家可享用x86和ARM的成熟生態(tài)，缺乏建設(shè)RISC-V生態(tài)的動(dòng)力。
“RV++”中的第二個(gè)“+”代表“N種應(yīng)用場(chǎng)景”，尤其是與新一代信息技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景，例如AI、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、元宇宙······這類場(chǎng)景量大面廣、發(fā)展迅速、定制化需求很強(qiáng)，特別適合采用RISC-V芯片。
發(fā)展RISC-V生態(tài)的關(guān)鍵因素
第一，聚焦RISC-V架構(gòu)發(fā)展中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)。
近年來(lái)，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步提升，2022年行業(yè)銷售額突破1.2萬(wàn)億元。據(jù)2022年海關(guān)總署公布的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球芯片銷售額為5735億美元，這一年中國(guó)進(jìn)口集成電路5384億顆，進(jìn)口額為4156億美元，約占全球芯片銷售額的70%，顯示出中國(guó)的超大規(guī)模市場(chǎng)地位。
目前，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)在芯片制造、封裝測(cè)試等環(huán)節(jié)不僅存在嚴(yán)重“卡脖子”問(wèn)題，而且在芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，特別是主流CPU架構(gòu)方面受制于人的問(wèn)題也需加以強(qiáng)調(diào)。應(yīng)當(dāng)看到，CPU架構(gòu)不僅直接影響芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，實(shí)際上CPU架構(gòu)及其引領(lǐng)的整個(gè)生態(tài)對(duì)IT業(yè)都有重大影響。現(xiàn)在多種國(guó)產(chǎn)CPU架構(gòu)并存雖然反映了國(guó)產(chǎn)CPU的進(jìn)展，但并非長(zhǎng)久之計(jì)，也不能改變主流CPU被x86和ARM兩種架構(gòu)壟斷的局面。如能聚焦于開源RISC-V發(fā)展主流CPU，既有助于集中資源、降低內(nèi)耗，也能打破x86和ARM兩種架構(gòu)的壟斷，滿足構(gòu)建國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)新發(fā)展格局的需要。
應(yīng)當(dāng)看到，中國(guó)超大規(guī)模市場(chǎng)是推進(jìn)RISC-V生態(tài)建設(shè)的強(qiáng)大支撐。例如，目前在中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域，一些大企業(yè)聯(lián)盟正大力發(fā)展基于RISC-V的解決方案。據(jù)估計(jì)，一輛智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要使用數(shù)以百計(jì)的CPU模組，所以這一領(lǐng)域未來(lái)將成為RISC-V生態(tài)的重要支撐。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2022年底，RISC-V芯片全球出貨量達(dá)到100億顆，其中50%來(lái)自中國(guó)。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，芯片領(lǐng)域?qū)⑿纬蓌86、ARM、RISC-V三分天下的格局，中國(guó)市場(chǎng)就是RISC-V的堅(jiān)強(qiáng)后盾?？梢?，當(dāng)主流CPU被人控制時(shí)，中國(guó)超大規(guī)模市場(chǎng)只能為他人作嫁衣裳，而一旦擁有了主流CPU的話語(yǔ)權(quán)，中國(guó)超大規(guī)模市場(chǎng)才能真正增強(qiáng)我國(guó)科技產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
第二，打好操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件國(guó)產(chǎn)化攻堅(jiān)戰(zhàn)。
操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件在整個(gè)信息系統(tǒng)中起著基礎(chǔ)性、平臺(tái)性的作用，是信息系統(tǒng)的核心部分，對(duì)保障信息安全有重大意義。早期的教科書上，只有系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件兩類，后來(lái)陸續(xù)出現(xiàn)支撐軟件、中間件等新的軟件類型。今天，基礎(chǔ)軟件這一概念已被人們廣泛認(rèn)可，不過(guò)并沒有嚴(yán)格的定義。一般說(shuō)來(lái)，基礎(chǔ)軟件可分為三種類型：一是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)作不可缺少的軟件；二是支撐開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境的軟件；三是面向廣大領(lǐng)域的共性應(yīng)用軟件。操作系統(tǒng)可以歸入基礎(chǔ)軟件一類中，作為基礎(chǔ)軟件的核心。
如上所述，一種CPU架構(gòu)的生存和發(fā)展在很大程度上依賴于生態(tài)系統(tǒng)，特別是依賴于需要大投入和長(zhǎng)研發(fā)周期的基礎(chǔ)軟件。如果說(shuō)，指令集架構(gòu)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件與軟件之間的分界線和交互規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，也是基礎(chǔ)軟件生態(tài)的起始原點(diǎn)，那么，基礎(chǔ)軟件介于CPU架構(gòu)和各種應(yīng)用軟件之間，就是生態(tài)的“黏合劑”“催化劑”以及核心競(jìng)爭(zhēng)力。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，自2020年之后，RISC-V發(fā)展的優(yōu)先級(jí)從體系結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)切換為軟件驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)在，在世界范圍內(nèi)RISC-V基礎(chǔ)軟件的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)到來(lái)。這是一個(gè)挑戰(zhàn)，也是一個(gè)機(jī)遇。參考x86和ARM的歷史，x86生態(tài)成就了微軟和紅帽（Red Hat），ARM生態(tài)成就了蘋果和谷歌，以此類推，RISC-V生態(tài)也將為未來(lái)的軟件巨頭提供新的舞臺(tái)。為此，需要以全球視野謀劃和推動(dòng)RISC-V基礎(chǔ)軟件發(fā)展，搶占新的信息技術(shù)變革的制高點(diǎn)。
習(xí)近平總書記指出，“要打好科技儀器設(shè)備、操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件國(guó)產(chǎn)化攻堅(jiān)戰(zhàn)”。要遵照這一重要指示，發(fā)揮我國(guó)新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，集中資源，攻堅(jiān)克難，打好操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件國(guó)產(chǎn)化攻堅(jiān)戰(zhàn)，徹底改變?cè)谠擃I(lǐng)域受制于人的“卡脖子”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
第三，擁抱開源，與世界協(xié)同創(chuàng)新。
當(dāng)前，開源作為一種發(fā)展模式、創(chuàng)新模式，已經(jīng)成為推動(dòng)當(dāng)代世界信息技術(shù)、軟件技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。國(guó)際上，開源技術(shù)生態(tài)體系已經(jīng)形成，并發(fā)展成為軟件業(yè)主流，有人甚至表示“開源正在吞噬軟件”。2020年新思科技（Synopsys）公司審計(jì)了1252個(gè)應(yīng)用程序，其中99%包含開源軟件，總體來(lái)說(shuō)有70%的代碼是由開源代碼組成的。2022年的數(shù)據(jù)顯示，全球80%的新軟件由開源組建，98%以上企業(yè)使用開源軟件。實(shí)踐表明，開源社區(qū)通過(guò)大眾協(xié)同、開放共享，不斷持續(xù)更新迭代，展現(xiàn)出驚人的開源創(chuàng)新能力。今天，開源作為世界上一種通行的創(chuàng)新模式，顯示出規(guī)?；?、生態(tài)化、平民化、全球化的優(yōu)勢(shì)。
現(xiàn)在，開源模式的成功正逐漸從開源軟件走向硬件。
RISC-V采取開源模式，采用的是寬松的BSD（Berkeley Software Distribution）許可證。眾所周知，BSD開源許可證（協(xié)議）是一個(gè)給予使用者很大自由的協(xié)議，基本上使用者可以自由地使用、修改源代碼，也可以將修改后的代碼作為開源或者專有軟件再發(fā)布。這種許可證有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。RISC-V發(fā)布至今，RISC-V國(guó)際基金會(huì)會(huì)員增長(zhǎng)率超過(guò)130%，已有超過(guò)3000家會(huì)員單位，得到世界芯片業(yè)的普遍認(rèn)可。
當(dāng)前，開源為我們?nèi)谌肴蚩萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)、參與科技創(chuàng)新治理提供了可能性?，F(xiàn)在，中國(guó)已經(jīng)是開源大國(guó)，2021年，在全球最大的開源社區(qū)GitHub的7300萬(wàn)累計(jì)開發(fā)者中，中國(guó)開發(fā)者達(dá)755萬(wàn)，位居全球第二，預(yù)計(jì)2030年左右將超過(guò)美國(guó)。Linux是目前主流的開源軟件，也是世界上使用非常普遍的操作系統(tǒng)。正是在Linux新發(fā)布版本5.10和6.10中，華為的內(nèi)核貢獻(xiàn)量位居第一，這表明中國(guó)開源工作者正在從開源的使用者向參與者、貢獻(xiàn)者的方向發(fā)展。相信未來(lái)中國(guó)一定會(huì)發(fā)展成為開源強(qiáng)國(guó)。
在當(dāng)前形勢(shì)下，要高度重視產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全問(wèn)題，開源RISC-V也不例外。這方面，我國(guó)部分單位正在啟動(dòng)增強(qiáng)開源軟件供應(yīng)鏈安全的相應(yīng)計(jì)劃，旨在消除開源軟件存在的質(zhì)量、來(lái)源和持續(xù)供應(yīng)等風(fēng)險(xiǎn)隱患。今后，有必要將開源軟件供應(yīng)鏈安全理念進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)RISC-V軟硬件產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，保障RISC-V生態(tài)的高質(zhì)量發(fā)展。
第四，發(fā)揮中國(guó)擁有世界最多工程師的優(yōu)勢(shì)。
開源的發(fā)展離不開開源人才。在推進(jìn)開源RISC-V架構(gòu)、發(fā)展開源RISC-V基礎(chǔ)軟件、構(gòu)建RISC-V生態(tài)的同時(shí)，可以帶動(dòng)中國(guó)開源事業(yè)的發(fā)展，引導(dǎo)中國(guó)科技研發(fā)人才成為開源世界的重要參與者和積極貢獻(xiàn)者。
中國(guó)是全世界大學(xué)生畢業(yè)人數(shù)最多的國(guó)家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年中國(guó)高等院校畢業(yè)生數(shù)量已達(dá)1076萬(wàn)人。中國(guó)科技研發(fā)人才結(jié)構(gòu)為金字塔結(jié)構(gòu)——以龐大的技術(shù)本科、碩士、博士畢業(yè)生為基礎(chǔ)，以具有國(guó)內(nèi)外高學(xué)歷教育背景和成熟專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)人員為塔尖。中國(guó)科技研發(fā)人才正在成為全球高科技研發(fā)體系中的重要組成部分，這一龐大的技術(shù)隊(duì)伍如果能與開源模式相結(jié)合，就能使中國(guó)科技研發(fā)人才數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。據(jù)了解，中國(guó)目前有很多高校已經(jīng)開展或計(jì)劃開展開源課程培訓(xùn)，但還沒有形成規(guī)模、制度。為此，建議在高校系統(tǒng)推進(jìn)開源教育：要從全球視野謀劃開源人才培養(yǎng)方式，激活國(guó)家創(chuàng)新動(dòng)力；要統(tǒng)籌規(guī)劃建立完善的產(chǎn)學(xué)研一體化開源人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)更多的大學(xué)生開發(fā)者參與到開源社區(qū)建設(shè)當(dāng)中；要針對(duì)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)需求，進(jìn)行針對(duì)性開源人才培養(yǎng)，以支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求和國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略方向。
總之，擁抱開源、發(fā)展開源，有助于在國(guó)際技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)“你中有我，我中有你”的格局，免除或緩解遏制、禁運(yùn)、停服、斷供、“脫鉤”等風(fēng)險(xiǎn)；鑒于科學(xué)技術(shù)具有世界性和時(shí)代性的特點(diǎn)，開源也是中國(guó)融入國(guó)際科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)、參與國(guó)際科技治理的有效途徑；從實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略考量，開源有助于創(chuàng)新的產(chǎn)生和傳播，有助于創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化；開源還能比較客觀地反映勞動(dòng)和創(chuàng)新的價(jià)值，隨著投入不斷加大，貢獻(xiàn)增加到一定程度，國(guó)際話語(yǔ)權(quán)也會(huì)進(jìn)一步提升，這對(duì)于作為后來(lái)者的中國(guó)是有利的。
綜上所述，我們要聚焦RISC-V發(fā)展中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)，大力推進(jìn)RISC-V生態(tài)建設(shè)，打好操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件國(guó)產(chǎn)化攻堅(jiān)戰(zhàn)，充分發(fā)揮中國(guó)超大規(guī)模市場(chǎng)、人才優(yōu)勢(shì)，大力推進(jìn)RISC-V生態(tài)建設(shè)，使RISC-V躋身世界主流CPU之列。中國(guó)科技工作者要與世界同行協(xié)同創(chuàng)新，反對(duì)壟斷、反對(duì)遏制，為構(gòu)建人類命運(yùn)共同體貢獻(xiàn)中國(guó)智慧、中國(guó)方案、中國(guó)力量。
