Comment RISC-V va-t-il changer les chaînes d'approvisionnement pour les puces avancées ?

Des nouveaux appareils électroniques innovants aux cas d'utilisation les plus puissants de l'intelligence artificielle (IA), les puces avancées constituent l'épine dorsale des dernières technologies—le taux actuel d'innovation dépend de plus de puissance dans des emballages plus petits. 

Depuis des années, de nombreuses industries n'ont pas eu l'expertise ou les ressources pour poursuivre des conceptions de puces personnalisées, malgré le fait que les puces personnalisées apporteraient une vaste gamme de fonctionnalités dans diverses applications, telles que l'exploitation de la puissance de l'IA dans l'électronique grand public, l'informatique, le stockage et l'agrégation de données, la mobilité, et ainsi de suite. 

Mais la capacité et la capacité de livrer de tels composants reposent, en majorité, sur une poignée de grands fabricants à l'échelle mondiale. Alors que certains pays sont en train de se développer dans cet espace—construisant des capacités de fabrication parce que leurs économies en dépendent—un oligopole comprend les États-Unis, la Chine et Taïwan. Des changements se produisent à travers le globe, mais les pouvoirs en place (la Chine et les États-Unis) font preuve de cette autorité dans une guerre sur les importations et les exportations.

Alors que ces pays se livrent bataille entre eux, les concepteurs de composants réfléchissent à une source de flexibilité dans leurs efforts de développement et de fabrication. La cinquième version de l'architecture de calcul à jeu d'instructions réduit (RISC-V) pourrait offrir une plateforme à de nombreuses entreprises pour proposer des produits semi-conducteurs personnalisés à un coût considérablement réduit, ainsi que l'élimination des licences IP coûteuses pour un nouveau composant. 

Qu'est-ce que le RISC-V ?

Il existe un débat qui trace une ligne entre deux formes de structures d'unité de traitement informatique (CPU) disponibles aujourd'hui. Généralement, deux des fabricants de puces haute performance, Intel et AMD, utilisent la structure x86. Alternativement, il y a le CPU ARM – un choix courant de l'ordinateur à jeu d'instructions complexes (CISC). Mais, avec une solution open-source gratuite à disposition, les développeurs peuvent tirer parti d'une plateforme offrant une plus grande flexibilité ; à adapter pour diverses applications. 

En termes d'usabilité, le RISC-V—désigné sous le nom de « RISC-cinq »—est perçu comme une architecture plus flexible pour la construction de CPU plus innovants sans les contraintes dérivées des fabricants eux-mêmes. Introduit par l'Université de Californie (UC) Berkeley en 2014—et maintenant supervisé par une organisation à but non lucratif appelée RISC-V International, le RISC-V nécessite moins d'exigences pour la conception et la réitération de CPU. Lorsqu'on compare le RISC-V à l'architecture CISC traditionnelle, le premier est plus adaptable à diverses applications qui exigent une puissance de traitement élevée. 

Opportunités de développement de puces sans royalties

Outre la facilité d'utilisation reconnue, la plateforme open-source RISC-V est également exempte de royalties. Historiquement, les concepteurs de semi-conducteurs se sont tournés vers x86 et ARM, payant leurs propriétaires respectifs pour l'utilisation de leurs plateformes. Il n'est donc pas surprenant que l'élément de liberté vaille au RISC-V beaucoup d'éloges de la part de ses utilisateurs. De plus, le support open-source donne aux concepteurs l'accès à des capacités et des idées de conception qui peuvent ne pas être évidentes ou disponibles dans x86 ou ARM.

Chine vs États-Unis : Restrictions sur l'ISA open-source

L'utilisation de RISC-V et le développement de technologies plus avancées sont éclipsés par les conflits entre la Chine et les États-Unis. En raison de préoccupations liées à la sécurité, mais aussi de la concurrence sur le marché de l'EDA, les États-Unis cherchent à limiter l'utilisation du RISC-V par la Chine en interdisant la coopération entre chercheurs américains et chinois sur des sujets impliquant le RISC-V. La Chine a investi massivement dans la recherche et le développement de composants exploitant l'ISA ouverte RISC-V comme alternative à la société britannique ARM et à la société américaine Intel.

Impacts du RISC-V sur la chaîne d'approvisionnement en puces

Il y a quelques facteurs qui détermineront les impacts à long terme du RISC-V sur la chaîne d'approvisionnement mondiale en automatisation de la conception électronique (EDA), y compris les restrictions imposées à la Chine par les États-Unis ainsi que le potentiel pour de nouvelles organisations de conception et l'adoption de modèles de fabrication sans usine.

Les OEM deviendront-ils des entreprises de puces sans usine ?

La nature open-source de RISC-V pourrait également bouleverser la chaîne d'approvisionnement puisque les équipes de conception peuvent désormais accéder à une ISA et à des exemples de conception, ce qui donne aux entreprises la capacité de développer des composants plus avancés en interne et sans liens avec certains fabricants. Avec un accès élargi à la capacité de fonderie de la part d'entreprises comme Intel et TSMC, les entreprises ont une bien meilleure opportunité de construire leurs propres puces personnalisées sans les frais de licence et avec un risque moindre. Plus d'entreprises technologiques telles que Microsoft, Tesla et Northrop Grumman ont rapatrié leurs activités de conception de puces en interne, et RISC-V offre à d'autres entreprises la chance de faire de même.

Comprendre les avantages et les inconvénients de RISC-V

Avantages

• Coût et Personnalisation : Étant un ensemble d'instructions open-source, il n'y a pas de frais de licence pour son utilisation. Les entreprises peuvent développer leurs propres processeurs sans dépense initiale, ce qui pourrait accélérer le rythme de l'innovation et leur permettre de réduire les coûts unitaires. 
• Flexibilité : La personnalisation complète donne le contrôle au développeur sur divers facteurs, de la fonction à la sécurité. Des extensions peuvent être ajoutées à l'ISA de base, ce qui offre beaucoup plus de flexibilité que si les concepteurs utilisaient l'architecture achetée dominante. 
• Réduction de la Consommation d'Énergie : Les entreprises ont plus de contrôle sur la manière dont elles développent leurs composants, ce qui signifie qu'elles sont capables de faire des ajustements pour réduire la consommation d'énergie. Lors de l'utilisation de solutions comme x86, les concepteurs sont limités sur les changements d'efficacité qu'ils peuvent apporter. 
• Facilité d'Approvisionnement : Lors de la conception d'un produit, les entreprises pourraient tirer parti des composants RISC-V si les solutions basées sur x86 ou ARM ne sont pas disponibles. Les entreprises ne dépendent pas uniquement des technologies propriétaires. 

Inconvénients

• Écosystème moins mature : RISC-V est assez nouveau, ce qui signifie que les outils et logiciels nécessaires pour développer en utilisant cette architecture sont encore en développement. Dans certains cas, il peut y avoir moins d'options pour adapter les conceptions par rapport aux plans établis. 
• Soutien limité de la part des fournisseurs : Bien que la fabrication sans usine ait du potentiel, il existe encore moins d'entreprises fabriquant des puces RISC-V, ce qui pourrait limiter les options pour les concepteurs. Dans cette circonstance, un engagement approprié avec les fournisseurs pourrait faire la différence entre une livraison réussie et l'incapacité de fabriquer. 
• Restrictions nationales : En raison des discussions en cours sur le contrôle par les États-Unis des fabricants de RISC-V en Chine, ces derniers pourraient voir des restrictions accrues ou l'arrêt de l'architecture en raison du conflit continu entre les deux nations. 
• Sécurité : Des chercheurs chinois ont trouvé des failles de sécurité dans l'architecture CPU open-source. Généralement, CISC est considéré comme étant plus sécurisé que RISC.

Une industrie EDA en évolution et un pouvoir de fabrication en mutation

Bien que l'utilisation de RISC-V n'affecte pas nécessairement tous les grands fabricants—à savoir le leader, Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. TSMC)—l'utilisation continue d'une ISA ouverte avec des techniques d'emballage avancées pourrait entraîner des changements significatifs dans la manière dont certains OEM conçoivent leurs systèmes. Alors que les États-Unis et la Chine cherchent à déterminer leurs positions sur le marché, d'autres régions pourraient tirer parti de la solution open-source pour diviser et conquérir—c'est-à-dire que les concepteurs et les fabricants se concentrent sur ce qu'ils savent faire de mieux. 

Cela pourrait présenter plus d'opportunités pour l'industrie, mais aussi encourager plus de volatilité alors que les concepteurs de composants voient la capacité de fabrication augmenter pour la prise à travers les marchés émergents. L'Europe et l'Asie pourraient bénéficier de cela alors qu'elles concentrent leur attention sur la production de puces pour soit développer leur économie (Asie) soit devenir plus indépendantes (Europe).