Como o RISC-V Mudará as Cadeias de Suprimentos para Chips Avançados?

De novos eletrônicos inovadores aos casos de uso mais poderosos de inteligência artificial (IA), chips avançados formam a espinha dorsal das últimas tecnologias — a taxa atual de inovação depende de mais potência em pacotes menores. 

Por anos, muitas indústrias não tiveram a expertise ou os recursos para buscar designs de chips personalizados, apesar do fato de que chips personalizados trariam uma enorme gama de recursos em várias aplicações, como aproveitar o poder da IA em eletrônicos de consumo, computação, armazenamento e agregação de dados, mobilidade, e assim por diante. 

Mas a capacidade de entregar tais componentes está, na maioria, nas mãos de um punhado de grandes fabricantes globalmente. Enquanto alguns países estão emergindo nesse espaço — construindo capacidade de fabricação porque suas economias dependem disso — um oligopólio compreende os EUA, China e Taiwan. Mudanças estão acontecendo pelo mundo, mas as potências dominantes (China e os EUA) exercem essa autoridade em uma guerra de importações e exportações.

Enquanto esses países lutam entre si, os projetistas de componentes estão deliberando sobre uma fonte de flexibilidade em seus esforços de desenvolvimento e fabricação. A quinta versão da arquitetura de Computação com Conjunto de Instruções Reduzidas (RISC-V) poderia fornecer uma plataforma para muitas empresas oferecerem produtos semicondutores personalizados a um custo significativamente reduzido, bem como a eliminação de licenças de IP caras para um novo componente. 

O que é RISC-V?

Existe um debate que traça uma linha entre duas formas de estruturas de unidade de processamento de computador (CPU) disponíveis hoje. Geralmente, dois dos fabricantes de chips de alto desempenho, Intel e AMD, usam a estrutura x86. Alternativamente, há a CPU ARM — uma escolha comum de Computador com Conjunto de Instruções Complexas (CISC). Mas, com uma solução de código aberto gratuita disponível, os desenvolvedores podem aproveitar uma plataforma com maior flexibilidade; para ser adaptada para várias aplicações. 

Em termos de usabilidade, o RISC-V—referido como "RISC-cinco"—é visto como uma arquitetura mais flexível para a construção de CPUs mais inovadoras sem as restrições derivadas dos próprios fabricantes. Apresentado pela Universidade da Califórnia (UC) Berkeley em 2014—e agora supervisionado por uma organização sem fins lucrativos chamada RISC-V International, o RISC-V vem com menos requisitos para projetar e reiterar CPUs. Ao comparar RISC-V com a arquitetura CISC tradicional, o primeiro é mais adaptável a várias aplicações que exigem alta capacidade de processamento. 

Oportunidades de Desenvolvimento de Chips Sem Royalties

Além da facilidade de uso aclamada, a plataforma de código aberto RISC-V também é livre de royalties. Historicamente, os projetistas de semicondutores recorreram ao x86 e ARM, pagando aos seus respectivos proprietários pelo uso de suas plataformas. Não é surpresa que o elemento de liberdade faça o RISC-V receber muitos elogios entre seus usuários. Além disso, o suporte de código aberto dá aos projetistas acesso a capacidades e ideias de design que podem não ser óbvias ou disponíveis no x86 ou ARM.

China vs EUA: Restrições ao ISA de código aberto

O uso de RISC-V e o desenvolvimento de tecnologia mais avançada é ofuscado por conflitos entre a China e os EUA. Devido a preocupações com segurança, mas também competição no mercado de EDA, os EUA ajudam a restringir o uso de RISC-V pela China, proibindo a cooperação entre pesquisadores americanos e chineses em tópicos que envolvem RISC-V. A China tem investido pesadamente em pesquisa e desenvolvimento de componentes que utilizam o ISA aberto RISC-V como uma alternativa à empresa britânica ARM e à empresa americana Intel.

Impactos do RISC-V na Cadeia de Suprimentos de Chips

Há alguns fatores que determinarão os impactos de longo prazo do RISC-V na cadeia de suprimentos global de automação de design eletrônico (EDA), incluindo restrições impostas à China pelos EUA, bem como o potencial para novas organizações de design e adoção de modelos de fabricação fabless.

As OEMs se Tornarão Empresas de Chips Fabless?

A natureza de código aberto do RISC-V também pode sacudir a cadeia de suprimentos, pois as equipes de design agora podem acessar uma ISA e exemplos de design, o que dá às empresas a capacidade de desenvolver componentes mais avançados internamente e sem vínculos com certos fabricantes. Com o acesso expandido à capacidade de fundição de empresas como Intel e TSMC, as empresas têm uma oportunidade muito maior de construir seus próprios chips personalizados sem o custo de licenciamento e com menor risco. Mais empresas de tecnologia como Microsoft, Tesla e Northrop Grumman trouxeram suas atividades de design de chips para dentro de casa, e o RISC-V oferece a outras empresas a chance de fazer o mesmo.

Entenda os Prós e Contras do RISC-V

Benefícios

• Custo e Personalização: Como um conjunto de instruções de código aberto, não há taxas de licenciamento para utilizá-lo. As empresas podem desenvolver seus próprios processadores sem nenhum gasto inicial, o que poderia acelerar a taxa de inovação e permitir que reduzam os custos unitários. 
• Flexibilidade: A personalização completa coloca o desenvolvedor no controle de diversos fatores, desde a função até a segurança. Extensões podem ser adicionadas ao ISA base, o que proporciona muito mais flexibilidade do que se os designers usassem a arquitetura comprada líder. 
• Redução do Consumo de Energia: As empresas têm mais controle sobre como desenvolvem suas peças, o que significa que são capazes de fazer ajustes para reduzir o consumo de energia. Ao usar soluções como x86, os designers são limitados nas mudanças de eficiência que podem fazer. 
• Facilidade de Aquisição: Ao projetar um produto, as empresas poderiam aproveitar peças RISC-V se soluções baseadas em x86 ou ARM não estiverem disponíveis. As empresas não dependem exclusivamente de tecnologias proprietárias. 

Desvantagens

• Ecossistema Menos Maduro: O RISC-V é relativamente novo, o que significa que as ferramentas e o software necessários para desenvolver usando esta arquitetura ainda estão em desenvolvimento. Em alguns casos, pode haver menos opções para adaptar designs quando comparado a projetos estabelecidos. 
• Suporte Limitado dos Fornecedores: Embora a fabricação sem fábrica tenha potencial, ainda existem menos empresas fabricando chips RISC-V, o que poderia limitar as opções para os designers. Nesta circunstância, um envolvimento adequado com os fornecedores pode ser a diferença entre a entrega bem-sucedida e a incapacidade de fabricar. 
• Restrições Nacionais: Devido às discussões em andamento sobre o controle dos EUA, fabricantes de RISC-V na China podem enfrentar maiores restrições ou descontinuação da arquitetura devido ao conflito contínuo entre as duas nações. 
• Segurança: Pesquisadores chineses encontraram algumas falhas de segurança na arquitetura de CPU de código aberto. Geralmente, espera-se que CISC seja mais seguro do que RISC.

Uma Indústria de EDA em Evolução e Mudança de Poder Fabril

Embora o uso de RISC-V não necessariamente impacte todos os grandes fabricantes — nomeadamente o líder, Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. TSMC — a continuação do uso de ISA aberto com técnicas de embalagem avançadas poderia produzir mudanças significativas na forma como certos OEMs projetam seus sistemas. Enquanto os EUA e a China estão em desacordo para determinar suas posições no mercado, outras regiões poderiam aproveitar a solução de código aberto para dividir e conquistar — ou seja, designers e fabricantes se aterem ao que fazem de melhor. 

Isso poderia apresentar mais oportunidades para a indústria, mas também incentivar mais volatilidade à medida que os projetistas de peças veem aumentar a capacidade de fabricação disponível nos mercados emergentes. Europa e Ásia poderiam se beneficiar disso à medida que concentram sua atenção na produção de chips para ou crescer sua economia (Ásia) ou se tornar mais independentes (Europa).