Verdict結論
RISC-V與ARM最大的差異在於「指令集是開放還是付費授權」。RISC-V是由RISC-V International管理的完全開放ISA,免權利金,除了標準擴充外也能自由加入自訂指令,但生態系與ARM相比仍在發展中。ARM由ARM Holdings公司管理IP授權,需要支付核心IP授權費與量產權利金,但相對地擁有成熟的工具鏈、RTOS與SDK。
主要差異
| 比較項目 | RISC-V | ARM |
|---|---|---|
| ISA的開放性 | 完全開放(由RISC-V International管理,免費) | 封閉(由ARM Holdings公司管理IP授權) |
| 授權費用 | ISA本身免權利金 | 需要核心IP授權費+量產權利金 |
| 指令集擴充性 | 可自由加入標準擴充(IMAFD等)+自訂擴充 | ARM標準指令集+NEON等擴充(自訂有限制) |
| 生態系成熟度 | 快速成長中,但與ARM相比仍在發展中 | 成熟,工具鏈、RTOS、SDK豐富 |
| 編譯器與OS支援 | GCC、LLVM、Linux核心、Android皆已支援 | 業界標準等級的完整支援 |
| 安全功能 | 無相當於TrustZone的功能(需PolyPage等自行實作) | 標準提供以TrustZone實現的安全執行環境 |
| 主要採用案例 | SiFive、T-Head(阿里巴巴)、Imagination、RISC-V Rocket Chip | 蘋果A系列、高通Snapdragon、Cortex-M系列(IoT) |
| 中國IT企業動向 | 阿里巴巴T-Head、華為、百度等積極採用 | 意識到美國制裁風險,加速轉向RISC-V |
RISC-V在AI邊緣與IoT獲選的原因
在AI邊緣推論晶片中,能在RISC-V加入針對特定神經網路運算(矩陣運算、量化推論)最佳化的自訂指令(P擴充、V擴充)是一大優勢。ARM Cortex-M在MCU領域已相當成熟,但加入自訂指令需要ARM的許可,彈性受到限制。SiFive公司的Intelligence X280等RISC-V AI核心可自由實作DSP/ML擴充,正以AIoT為目標進行推廣。
ARM難以輕易被RISC-V取代的原因
ARM生態系的深度,RISC-V需要時間才能追上。CMSIS(ARM嵌入式軟體標準)、眾多RTOS(FreeRTOS、Zephyr等)以及IAR/Keil等成熟IDE全都針對ARM最佳化,既有的嵌入式軟體資產可直接沿用。在智慧型手機方面,Android/iOS都已針對ARM完全最佳化,因此轉移到RISC-V並不實際。RISC-V的主戰場將是全新設計的專用晶片、AI推論與中國市場。
常見問題
RISC-V何時會超越ARM的市占率?
一般認為,在智慧型手機與高效能PC領域,即使到2030年代也很難超越ARM。不過在IoT微控制器、AI邊緣、中國市場與客製化加速器領域,RISC-V的市占率正急速增加,也有預測指出2025~2030年以出貨數量計將達到可與ARM匹敵的規模。
哪些廠商能製造RISC-V晶片?
RISC-V是指令集(ISA)的規格,因此無論台積電或三星,任何晶圓代工廠都能製造。SiFive、T-Head、Western Digital等公司開發並使用RISC-V核心IP,並委託台積電等代工製造。其特點是沒有像ARM那樣「必須是ARM認證核心」的限制。
Google未來會讓Android支援RISC-V嗎?
Google於2023年宣布Android正式支援RISC-V,並正推進將Android移植至RISC-V。不過完整的應用程式生態系(NPU、GPU、DSP驅動程式與NDK函式庫)預計還需要數年才能建置完成。中長期而言,RISC-V版Android有可能在中國製智慧型手機上推出。