AI晶片市場正迎來一場潛移默化的「開源革命」。從邊緣AI到資料中心推論加速器，越來越多的企業開始擁抱RISC-V這套開源指令集架構，視其為打破x86與ARM雙頭壟斷的關鍵武器。根據2023年統計，全球RISC-V處理器出貨量突破100億顆，年增長率高達120%，其中超過三成用於AI加速場景。這波浪潮不僅代表一場技術革新，更是產業供應鏈自主化與創新商業模式的試驗場。

RISC-V的AI進化—NPU指令集擴展

向量與矩陣擴展：P/V/K指令集的意義

AI運算高度依賴矩陣與向量操作，為了優化AI推論效能，RISC-V社群近年推出多套專為AI場景設計的指令集擴展：

●P（Packed SIMD）擴展：強化對8/16/32位元整數數據的並行處理，特別適用於影像處理與邊緣AI應用。嘉楠科技K230晶片採用此擴展，在執行ResNet-50推論任務時能效提升高達2.1倍。

●V（Vector）擴展：提供可變長度向量支援，類似ARM SVE架構，適用於大模型（如BERT、GPT）推論。SiFive X280處理器搭配V擴展，在BERT推論中達成每瓦特4TOPS的表現，顯示RISC-V在雲端AI運算亦具潛力。

●K擴展（Matrix）：由中國科學院提出，專注於支援稀疏矩陣運算，特別適合神經網路加速器。平頭哥的曳影1520 NPU採用K擴展，矩陣乘法功耗降低達30%。

這些擴展大幅提升RISC-V在AI場景下的處理效率，並促使更多AI SoC設計轉向此架構。

開源工具鏈的逐漸成熟

硬體只是基礎，能否有效開發與部署軟體同樣關鍵。2023年，LLVM 16.0正式加入RISC-V V擴展支援，提升TensorFlow Lite等AI框架的運算圖編譯效率，算子轉換效能已達ARM平台的85%，接近實用臨界點。

不過，指令集擴展的標準化仍存在挑戰。西方主導的RVA22（RISC-V AI 2022規範）與中國的CRVA（China RISC-V Alliance）對NPU指令設計方向產生分歧，若不協調，有可能導致未來的開源生態分裂，重演Android碎片化問題。

去ARM化供應鏈—地緣政治下的硬體自主

中國的「RISC-V國家隊」戰略

隨著中美科技競爭加劇，中國政府已將RISC-V視為擺脫ARM依賴的關鍵技術。「十四五」規劃中明確指出，至2025年，國產AI晶片中RISC-V架構占比要達50%。這促使一系列企業加快RISC-V產品佈局：

●平頭哥曳影1520：首款整合RISC-V V擴展的AI推理晶片，用於阿里巴巴雲端推論服務。

●嘉楠科技K230：雙核心RISC-V CPU與NPU整合晶片，鎖定智慧安防與邊緣運算市場，售價僅為同等效能ARM SoC的60%，具備成本優勢。

歐美企業的風險分散與策略部署

不只中國，歐美科技巨頭也開始將RISC-V視為供應鏈風險管理的一環：

●Google OpenTitan 專案：開發基於RISC-V的安全晶片，已部署於Google Cloud資料中心，取代原本基於ARM Cortex-M的方案。

●Intel戰略投資SiFive：2024年Intel投入10億美元入股SiFive，並將RISC-V核心納入IFS（Intel Foundry Services）代工藍圖，作為對抗ARM Neoverse的潛在平台。

製程與設計工具的限制

儘管前景看好，但高效能RISC-V晶片開發仍面臨兩大技術瓶頸：

●先進製程依賴台積電：目前如Ventana的Veyron V2等高性能RISC-V AI晶片需倚賴台積電5nm製程，中國因受限於出口管制，僅能採用中芯國際的14nm製程，限制晶片性能發揮。

●EDA工具支援不足：Synopsys、Cadence等主流EDA供應商對RISC-V NPU設計支援相對落後，許多新創與學術單位需仰賴開源工具如Chisel，開發週期平均增加30%。

開源架構的兩難—碎片化 vs. 專利突破

碎片化風險：指令集「方言」的隱憂

開源的自由性是一把雙面刃。各地區與企業的指令集擴展不斷衍生：

●歐中分化加劇：歐洲RISC-V基金會（RVI）主推的RVA22與中國CRVA在NPU指令定義上已有超過15%差異，長遠可能影響生態整合與應用程式相容性。

●企業私有擴展盛行：NVIDIA自行開發NVX指令集，用於車用AI晶片，但並未開源，導致開發者需針對特定晶片修改底層程式碼，增加整合成本。

專利壁壘突破的商機

相較於ARM動輒1-3%的授權抽成，RISC-V本身不收取指令集授權費，對於成本敏感的AI應用具備吸引力。例如：

●特斯拉Dojo 2.0 採用自研RISC-V晶片後，整體晶片製造成本降低12%。

●Meta的資料中心影片轉碼加速器：以RISC-V為基礎的NPU，透過定制化指令，將編解碼效率提升為通用GPU的3倍，展示了開源架構的客製化潛力。

標準化與商業模式的平衡

●RISC-V Ready認證制度：2024年RVI推出「RISC-V Ready」標章，要求通過測試的AI指令必須與RVA22相容，目前僅有SiFive、Ventana等六家廠商通過，成為生態整合的重要指標。

●創新商業模式探索：SiFive採取「免費指令集 + 收費設計服務」策略，協助客戶定制RISC-V核心，2023年營收成長超過200%，證明開源硬體亦能找到獲利之道。

RISC-V的AI晶片三部曲

RISC-V在AI領域的進展可分為三個階段：

●短期（2024-2026）：邊緣AI裝置率先普及，尤其是在中國市場，RISC-V取代ARM加速進行中，應用涵蓋智慧相機、穿戴設備等。

●中期（2027-2030）：雲端推理晶片競爭白熱化，Ventana、SiFive等廠商將正面挑戰ARM Neoverse與NVIDIA Grace生態。

●長期（2030年後）：若能解決碎片化與生態一致性問題，RISC-V有望擁有30%的AI晶片市場，成為繼x86與ARM後的「第三極」。

結語

最終，RISC-V的命運不取決於單一晶片的效能或設計，而是整個開源社群是否能在「自由創新」與「標準化整合」之間找到平衡點。這不僅是一場技術競賽，更是一場生態建構的長期戰役。開源能否打贏AI時代，端看RISC-V是否能跨越碎片與整合的臨界點，開啟開源硬體的黃金年代。