隨著AI運算需求飆升,開源硬體架構RISC-V正迅速成為AI晶片領域的焦點。根據統計,去全球RISC-V架構處理器出貨量突破100億顆,年成長率高達120%,其中超過三成應用於AI加速晶片。面對ARM授權模式的爭議與地緣政治的壓力,Google、Intel與中國平頭哥等科技大廠紛紛將目光轉向RISC-V,開啟新一輪「去ARM化」浪潮。
RISC-V為滿足AI推論與訓練的高效能需求,積極推進指令集擴展。包括專為影像與邊緣AI設計的P擴展(Packeted SIMD)、支援可變長度向量運算的V擴展(Vector),以及強化矩陣乘法與稀疏運算的K擴展(Matrix)。這些擴展已在多款晶片上展現效能,如嘉楠科技K230透過P擴展讓ResNet-50推理能效提升逾兩倍,SiFive X280結合V擴展則實現4TOPS/W的BERT推理表現。
此外,LLVM與GCC對RISC-V AI指令的支援也日趨成熟,讓TensorFlow Lite等AI框架的效能逐步追近ARM平台。不過,隨著西方RVA22與中國CRVA兩大規範分歧擴大,也埋下生態碎片化的隱憂。
在中美科技角力下,中國將RISC-V納入「十四五」半導體國策,目標2025年國產AI晶片中有一半採用RISC-V架構。平頭哥曳影1520與嘉楠K230即是代表性產品,具備價格優勢與自主可控特性。而在西方,Google則以RISC-V打造OpenTitan安全晶片,導入自家資料中心;Intel則斥資投資SiFive,將RISC-V核心納入代工業務藍圖。
然而,先進製程與EDA工具仍是制約因素。高效能RISC-V晶片仍仰賴台積電5nm製程,中國則受限於14nm;主流EDA工具對RISC-V NPU支援不及ARM,導致開發週期延長。
開源雖能降低授權費用並實現晶片定制化,如Meta的RISC-V NPU在影片轉碼效率上超越通用GPU三倍,但也引發指令集碎片化疑慮。歐洲主導的RVA22與中國CRVA之間已有約15%差異,加上NVIDIA等企業未公開自研指令集,開發者面臨高度相容性挑戰。
為因應此問題,RISC-V國際基金會推出「RISC-V Ready」認證,推動AI指令相容性標準,目前已有SiFive與Ventana等六家公司通過。此外,SiFive也透過「免費架構+付費設計」商業模式證明開源硬體亦能獲利,2023年營收成長高達200%。
展望未來,RISC-V在邊緣AI裝置領域的普及可望在2025至2026年間加速,中國也將推動去ARM化供應鏈。中期則可能見到RISC-V挑戰ARM Neoverse與NVIDIA Grace,進軍資料中心AI推論領域。若能妥善解決生態碎片化問題,RISC-V有機會在2030年後佔據AI晶片30%市占,成為x86與ARM之外的「第三極」。