Come Cambierà RISC-V le Catene di Fornitura per i Chip Avanzati?

Dalle nuove elettroniche innovative ai casi d'uso più potenti dell'intelligenza artificiale (AI), i chip avanzati costituiscono la spina dorsale delle ultime tecnologie: l'attuale tasso di innovazione dipende da più potenza in pacchetti più piccoli. 

Per anni, molte industrie non hanno avuto l'esperienza o le risorse per perseguire progetti di chip personalizzati, nonostante il fatto che i chip personalizzati apporterebbero un'enorme gamma di funzionalità in varie applicazioni, come sfruttare la potenza dell'AI in elettronica di consumo, informatica, archiviazione e aggregazione di dati, mobilità, e così via. 

Ma la capacità e la competenza per fornire tali componenti risiedono, nella maggior parte dei casi, in un pugno di grandi produttori a livello globale. Mentre alcuni paesi sono in ascesa in questo settore—costruendo capacità produttiva perché le loro economie ne dipendono—un oligopolio comprende gli Stati Uniti, la Cina e Taiwan. I cambiamenti stanno avvenendo in tutto il mondo, ma le potenze dominanti (Cina e Stati Uniti) esercitano tale autorità in una guerra di importazioni ed esportazioni.

Mentre questi paesi si confrontano tra loro, i progettisti di componenti stanno valutando una fonte di flessibilità nel loro sviluppo e negli sforzi produttivi. La quinta versione dell'architettura Reduced Instruction Set Computing (RISC-V) potrebbe fornire una piattaforma a molte aziende per offrire prodotti a semiconduttore personalizzati a costi significativamente ridotti, oltre all'eliminazione delle costose licenze IP per un nuovo componente. 

Cos'è RISC-V?

Esiste un dibattito che traccia una linea tra due forme di strutture dell'unità di elaborazione centrale (CPU) disponibili oggi. Generalmente, due dei principali produttori di chip, Intel e AMD, utilizzano la struttura x86. In alternativa, c'è la CPU ARM, una scelta comune di Computer a Set di Istruzioni Complesse (CISC). Tuttavia, con una soluzione open-source gratuita disponibile, gli sviluppatori sono in grado di sfruttare una piattaforma con maggiore flessibilità; da adattare per varie applicazioni. 

In termini di usabilità, il RISC-V—chiamato "RISC-cinque"—è visto come un'architettura più flessibile per costruire CPU più innovative senza vincoli derivati dai produttori stessi. Introdotto dall'Università della California (UC) Berkeley nel 2014—e ora sotto la supervisione di un'organizzazione no-profit chiamata RISC-V International, il RISC-V presenta minori requisiti per la progettazione e la ripetizione delle CPU. Mettendo a confronto il RISC-V con la tradizionale architettura CISC, il primo è più adattabile a varie applicazioni che richiedono un'elevata potenza di elaborazione. 

Opportunità di Sviluppo di Chip Senza Royalties

Oltre alla rinomata facilità d'uso, la piattaforma open-source RISC-V è anche libera da royalties. Storicamente, i progettisti di semiconduttori si sono rivolti a x86 e ARM, pagando i rispettivi proprietari per l'uso delle loro piattaforme. Non sorprende che l'elemento di libertà valga al RISC-V molti elogi tra i suoi utenti. Inoltre, il supporto open-source offre ai progettisti accesso a capacità e idee di progettazione che potrebbero non essere ovvie o disponibili in x86 o ARM.

Cina vs USA: Restrizioni all'ISA open-source

L'uso di RISC-V e lo sviluppo di tecnologie più avanzate è oscurato dai conflitti tra Cina e Stati Uniti. A causa di preoccupazioni legate alla sicurezza, ma anche alla competizione nel mercato EDA, gli Stati Uniti cercano di limitare l'uso di RISC-V da parte della Cina, vietando la cooperazione tra ricercatori americani e cinesi su temi che coinvolgono RISC-V. La Cina ha investito pesantemente nella ricerca e sviluppo di componenti che sfruttano l'ISA aperto RISC-V come alternativa alla britannica ARM e alla statunitense Intel.

Impatti di RISC-V sulla Catena di Fornitura dei Chip

Ci sono alcuni fattori che determineranno gli impatti a lungo termine di RISC-V sulla catena di fornitura globale di automazione della progettazione elettronica (EDA), inclusi i vincoli imposti alla Cina dagli Stati Uniti così come il potenziale per nuove organizzazioni di progettazione e l'adozione di modelli di produzione senza fabbriche.

Le OEM diventeranno aziende di chip senza fabbriche?

La natura open-source di RISC-V potrebbe anche rivoluzionare la catena di fornitura poiché i team di progettazione possono ora accedere a un ISA e a esempi di design, il che dà alle aziende la capacità di sviluppare componenti più avanzati internamente e senza legami con determinati produttori. Con l'accesso in espansione alla capacità delle fonderie come quelle di Intel e TSMC, le aziende hanno un'opportunità molto più grande di costruire i propri chip personalizzati senza le spese di licenza e con un rischio minore. Più aziende tecnologiche come Microsoft, Tesla e Northrop Grumman hanno portato le loro attività di progettazione dei chip all'interno dell'azienda, e RISC-V offre ad altre aziende la possibilità di seguire il loro esempio.

Comprendere i pro e i contro di RISC-V

Vantaggi

• Costi e Personalizzazione: Essendo un set di istruzioni open-source, non ci sono costi di licenza per il suo utilizzo. Le aziende possono sviluppare i propri processori senza spese iniziali, il che potrebbe accelerare il ritmo dell'innovazione e permettere loro di ridurre i costi unitari. 
• Flexibilità: La completa personalizzazione mette lo sviluppatore al controllo di vari fattori, dalla funzione alla sicurezza. È possibile aggiungere estensioni all'ISA base, il che offre molta più flessibilità rispetto all'uso delle principali architetture acquistate. 
• Riduzione del Consumo di Energia: Le aziende hanno maggior controllo su come sviluppano i loro componenti, il che significa che possono apportare modifiche per ridurre il consumo di energia. Utilizzando soluzioni come x86, i progettisti sono limitati nelle modifiche all'efficienza che possono apportare. 
• Semplicità di Approvvigionamento: Quando si progetta un prodotto, le aziende potrebbero sfruttare componenti RISC-V se soluzioni basate su x86 o ARM non sono disponibili. Le aziende non dipendono esclusivamente da tecnologie proprietarie. 

Svantaggi

• Ecosistema Meno Maturo: RISC-V è piuttosto nuovo, il che significa che gli strumenti e il software necessari per sviluppare utilizzando questa architettura sono ancora in fase di sviluppo. In alcuni casi, potrebbero esserci meno opzioni per adattare i progetti rispetto agli schemi consolidati. 
• Supporto Limitato dai Fornitori: Sebbene la produzione senza fabbrica abbia potenziale, ci sono ancora meno aziende che producono chip RISC-V, il che potrebbe limitare le opzioni per i progettisti. In questa circostanza, un adeguato coinvolgimento dei fornitori potrebbe fare la differenza tra una consegna di successo e l'impossibilità di produrre. 
• Restrizioni Nazionali: A causa delle continue discussioni sul controllo degli Stati Uniti, i produttori di RISC-V in Cina potrebbero vedere maggiori restrizioni o la discontinuazione dell'architettura a causa del conflitto in corso tra le due nazioni. 
• Sicurezza: Ricercatori cinesi hanno trovato alcune falle di sicurezza nell'architettura CPU open-source. Generalmente, si prevede che CISC sia più sicuro di RISC.

Un'industria EDA in Evoluzione e il Cambiamento del Potere Fabbricativo

Mentre l'uso di RISC-V non influisce necessariamente su tutti i principali produttori—nello specifico il leader, Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. TSMC—l'uso continuato di ISA aperta con tecniche di packaging avanzate potrebbe produrre cambiamenti significativi nel modo in cui certi OEM progettano i loro sistemi. Mentre gli Stati Uniti e la Cina sono in disaccordo nel determinare le loro posizioni nel mercato, altre regioni potrebbero sfruttare la soluzione open-source per dividere e conquistare—ovvero, progettisti e produttori si attengono a ciò che sanno fare meglio. 

Questo potrebbe presentare più opportunità per l'industria, ma anche incoraggiare maggiore volatilità poiché i progettisti di componenti vedono aumentare la capacità produttiva a loro disposizione nei mercati emergenti. Europa e Asia potrebbero beneficiarne poiché concentrano la loro attenzione sulla produzione di chip per far crescere la loro economia (Asia) o diventare più indipendenti (Europa).