【研報】科技行業先鋒系列報告125：RISC~V精簡指令集芯片構架破局者-20200825（16頁）.pdf

1、科技先鋒系列科技先鋒系列報告報告125 RISC-V：精簡：精簡指令集芯片指令集芯片構架破構架破局者局者 許英許英博博 首席首席科技產業分析師科技產業分析師 陳俊陳俊云云 前瞻研究高級前瞻研究高級分析分析師師 中中信證券研究部信證券研究部 前瞻前瞻研究研究 2020年年8月月25日日 資料來源：SiFive官網 1 1 RISC發明者是美國加州大學伯克利分校教師發明者是美國加州大學伯克利分校教師David Patterson，RISC-V也是也是David Patterson指導的指導的項目項目 RISC & RISC-V 資料來源：CSDN、騰訊科技，中信證券研究部 推出RISC-I推出RI

2、SC-III 1981年 1983年 1984 推出RISC-IV 1988年 推出推出RISC-V 2010 2015.7 RISC-V技術創始人技術創始人 成立了成立了SiFive公司公司 推出RISC-II 全球全球RISC-V 基金會成立基金會成立 2015.9 中國中國RISC-V 產業聯盟成立產業聯盟成立 2018.2 SiFive推出了全球首 款RISC-V芯片HiFive 2018.10 oPpMqNrMmOmNqMqNxPwPmP7N8QaQtRrRtRoOiNnNwOlOoMsM6MqQuMxNtOsNuOrRnM 2 2 為什么開發為什么開發RISC-V架構架構？ 資料來

3、源：CSDN 開發開發RISC-V技術的三位研發人員技術的三位研發人員 常見的CPU架構不能滿足開源、可拓展、性價比的需求： X86不能開源、不能拓展更改。 ARM需要高昂的授權費。 基于此，三位研發人員在2010年5月開始研發“新的、開源的指令集RSIC-V”。 RISC-V的開源化使得開發人員能夠從互聯網上輕易得到代碼，降低了開發難度，縮短了研發周期，在 很大程度上能夠降低硬件的開發成本。 3 3 RISC-V架構架構的優勢的優勢 資料來源：Deepin，中信證券研究部 與與X86和和ARM架構相比，架構相比，RISC-V架構具有體積小、支持模塊化、指令數目少、全面開源等特點架構具有體積小

4、、支持模塊化、指令數目少、全面開源等特點 支持支持模塊化模塊化：RISC-V將不同的部分以模塊化的方式組織在一起，并試圖通過一套統一的架構來滿足各 種不同的應用場景，這種模塊化是x86與ARM架構所不具備的。 指令指令數目少數目少：受益于短小精悍的架構以及模塊化的特性，RISC-V架構的指令數目非常的簡潔?；镜?RISC-V指令數目僅有40多條，加上其他的模塊化擴展指令也總共只有幾十條指令。 全面全面開源開源，且具有全套開源免費的編譯器且具有全套開源免費的編譯器、開發工具和軟件開發環境開發工具和軟件開發環境（IDE）。其開源的特性允許任何 用戶自由修改、擴展，從而能滿足量身定制的需求，大大降

5、低指令集修改的門檻。 特性特性X86或或ARM架構架構RISC-V架構架構 架構篇幅大小一般在數千頁一般小于三百頁 是否支持模塊化不支持支持 是否具有可拓展性不支持支持 指令數目的多少指令數目多，且不同的架構分支彼此不兼容 一套指令集支持所有架構?；局噶罴瘍H40余條，加 上其它常用模塊子集的指令，總指令數目也僅十幾條 是否開源否是 易實現性榮建實現的復雜度高硬件設計與編譯器實現非常簡單 4 4 RISC-V架構出現或將導致架構出現或將導致CPU呈現三足鼎立形式呈現三足鼎立形式 過去過去CPU的架構的架構一直是一直是x86與與ARM的的天下天下。2010年年RISC-V誕生后誕生后，鑒于其兼顧

6、了傳輸鑒于其兼顧了傳輸 速度速度&傳輸量的優勢傳輸量的優勢，使得使得CPU架構架構或將或將呈現呈現出三足鼎立的趨勢：出三足鼎立的趨勢： X86：傳統PC市場的主流，善于處理大數據，IP掌握在英特爾和AMD手中 。 ARM：移動（手機）市場，處理快數據為主，目前也使用在便攜筆記本中，IP大部分 掌握在ARM公司。 RISC-V：同時兼顧數據傳輸速度與傳輸量，使其更適合多樣性數據種類與連接的應用 場景。 資料來源：CSDN 三三種不同架構適用的應用場景：種不同架構適用的應用場景：RISC-V更適合多樣數據種類與連接更適合多樣數據種類與連接 5 5 SiFive：基于：基于RISC-V架構的芯片市場

7、領導者架構的芯片市場領導者 資料來源：CSDN SiFive發展歷史及推出的產品發展歷史及推出的產品 為進一步推動為進一步推動RISC-V商業化落地商業化落地，三位創始人于三位創始人于2015年年7月成立月成立SiFive公司公司： 公司主營業務公司主營業務：SiFive提供基于RISC-V指令集架構的商業化處理器IP、開發工具和芯片解決方案。 公司的落地產品公司的落地產品：截至2019年底，SiFive公司共提供了2塊HiFive開發板（分別于2016年11月和 2017年10月）給全世界的開發者用戶，在很大程度上推動了RISC-V生態的建設。 6 6 SiFive：基于：基于RISC-V架

8、構的芯片市場領導者架構的芯片市場領導者 資料來源：CSDN SiFive提供的提供的RISC-V產品及應用場景：產品及應用場景： 同時同時，SiFive提供的產品包括提供的產品包括E/S/U核三種核三種，主要用于：邊緣計算主要用于：邊緣計算、AI、 AR/VR、物物聯網聯網、存儲存儲、數數 據中心和網絡基帶中據中心和網絡基帶中； E核（低端）：32位嵌入式內核，用于邊緣計算，AI和物聯網方向，對標ARM Cortex-M系列； S核（中端）：64位嵌入式內核，用于存儲、AR/VR、機器，對標ARM Cortex-R系列； U核（高端）：64位應用處理器，用于數據中心、網絡基帶等方向，對標ARM

9、 Cortex-A系列； 7 7 資料來源：Si-Five 為推動為推動RISCRISC- -V V生態建設，公司于生態建設，公司于20152015年發起成立年發起成立RISCRISC- -V V基金會。截至基金會。截至20192019初初，已有超過，已有超過230230個成員個成員 SiFive：基于：基于RISC-V架構的芯片市場領導者架構的芯片市場領導者 8 8 資料來源：MarketsandMarkets（含預測），中信證券研究部 全球邊緣計算市場規模及增速：全球邊緣計算市場規模及增速：5 5年年CAGRCAGR為為26.5%26.5% 資料來源：IDC（含預測），中信證券研究部 全球

10、全球AR/VRAR/VR頭顯發貨量及增速頭顯發貨量及增速：4 4年年CAGRCAGR為為67.5%67.5% 資料來源：寒武紀招股說明書（含預測），中信證券研究部 全球全球AIAI市場市場規模及增速規模及增速：6 6年年CAGRCAGR為為46.1%46.1% 資料來源：艾瑞咨詢（含預測），中信證券研究部 全球及中國物聯網硬件出貨量（億臺）全球及中國物聯網硬件出貨量（億臺） RISC-V下游應用保持高速增長（一）下游應用保持高速增長（一） -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 2014201520162017

11、2018 2019E 2020E 2021E 2022E 2023E AR頭顯發貨量（百萬臺）AR頭顯發貨量（百萬臺）總增速 7 1013 18 24 30 39 45 23% 26% 27% 28% 30%30% 31% 29% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2015201620172018E2019E2020E2021E2022E 中國全球其他地區中國占比（%） 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 20192020E2021E2022E2023E2024E 全球邊緣計算

12、市場規模（億美元） 0 100 200 300 400 500 600 700 800 201820192020E2021E2022E2023E2024E2025E 全球AI市場規模（億美元） 9 9 0 500 1000 1500 2000 2500 20192020E2021E2022E2023E2024E2025E 全球存儲芯片市場規模（億美元） 資料來源：前瞻產業研究院（含預測），中信證券研究部 全球存儲芯片市場規模及增速：全球存儲芯片市場規模及增速：6年年CAGR為為15.5% RISC-V下游應用保持高速增長下游應用保持高速增長（二）（二） 0 50 100 150 200 250

13、 300 350 400 450 20192020E2021E2022E2023E2024E2025E 全球數據中心網絡市場規模（億美元） 資料來源：Million Insights（含預測），中信證券研究部。 全球數據中心網絡市場規模（全球數據中心網絡市場規模（億美元億美元）：）：6年年CAGR為為11% 1010 資料來源：Semico Research（含預測），中信證券研究部 全球全球RISC-V芯片出貨量：預計將由芯片出貨量：預計將由2018年的年的1.2億顆增長至億顆增長至2025年的年的624億顆，億顆，7年年CAGR為為146% 下游增速增長，帶動下游增速增長，帶動RISC-V

14、芯片出貨量及市場規模增長芯片出貨量及市場規模增長 資料來源：Tractica（含預測），中信證券研究部 全球全球RISC-V芯片市場規模：芯片市場規模：預計將由預計將由2018年年的的0.5億美元增長億美元增長至至2025年年的的11.0億美元，億美元，7年年CAGR為為55% 1.2 2.8 6.9 17.1 41.9 103.0 253.0 624.0 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 20182019E2020E2021E2022E2023E2024E2025E RISC-V芯片出貨量（億顆） 0.5 0.8 1.2 1.9 3.

15、0 4.6 7.1 11.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 20182019E2020E2021E2022E2023E2024E2025E 全球RISC-V芯片市場規模（億美元） 1111 全球全球RISC-V主要布局者，產品覆蓋硬件、軟件、開發平臺、開發環境等領域主要布局者，產品覆蓋硬件、軟件、開發平臺、開發環境等領域 全球全球RISC-V主要布局者主要布局者 資料來源：中科院微電子所官網、搜狐科技，中信證券研究部 公司公司成立時間成立時間國家國家布局內容及形式布局內容及形式 西部數據1970美國公司于2017年開始研發RISC-V技術，主要將其應用在閃存控制、

16、固態存儲等領域 Microchip1989美國2018年推出基于RISC-V指令集架構的PolarFire SoC，主要用于閃存引導處理器領域 CEVA2002美國2018年推出與RISC-V子系統集成的藍牙和Wi-Fi IP解決方案的平臺RivieraWaves Esperanto2014美國 基于RISC-V架構，開發多個RISC-V芯片并行計算的平臺，以應用在AI領域。目前，公司已 研發出第一款ET-Maxion內核；正在研發第二款4000多個7nm RISC-V芯片并行的計算平臺 GreenWaves2014法國 2016年，推出了采用RISC-V架構的GAP8，主要利用人工智能實現電

17、池供電的管理。同時， 現階段公司也在不斷研發用于AIoT領域的RISC-V芯片，擬將成本控制在15美元以下 SiFive2015美國RISC-V技術研發者所創立的公司，同時也是RISC-V基金會的成立者 InCore2018印度現階段正在開發兩款基于RISC-V的芯片，主要用于物聯網及邊緣計算領域 AntmicroNA瑞典 基于RISC-V架構，推出模擬物理硬件系統Renode。硬件系統主要包括：處理器，外圍設備， 傳感器，外部環境以及有線和無線連接。 ImperasNA英國 2018年11月，公司發布了基于RISC-V指令集的仿真器riscv OVP sim可用于實現對單核 RISC-V C

18、PU進行建模和仿真 1212 布局形式布局形式布局的內容及合作方式布局的內容及合作方式 政策助力 2018年7月，上海市經濟信息委最近發布了上海市經濟信息化委關于開展2018年度第二批上海市軟件和集成電路產業 發展專項資金（集成電路和電子信息制造領域）項目申報工作的通知，開始將從事RISC-V相關設計和開發的公司作 為扶持對象，這也是國內第一個和 RISC-V 相關的扶持政策。 產學研結合 2019年6月，伯克利和清華兩所大學也在深圳建立了IOS實驗室，以布局risc-v軟件生態。 2020年1月，我國在武漢成立首個RISC-V產學研基地，積極推進開源芯片的落地。 積極推進RISC-V 技術的

19、發展 中國科學院計算研究所、華為、阿里巴巴集團在內的20多家國內企業和機構加入了RISC-V基金會 2018年9月，中國成立RISC-V產業聯盟”(CRVIC) 組織，共同推進RISC技術的發展 截至2019年底，中國已有300多家企業在關注或開發risc-v指令集 中國積極布局中國積極布局RISC-V 資料來源：騰訊科技、Qeefocus，中信證券研究部 我國從多個領域積極布局或加速推進我國從多個領域積極布局或加速推進RISC-V技術的研發或產品落地技術的研發或產品落地 中國從多個領域積極布局中國從多個領域積極布局RISC-V技術：技術： 上海市頒發政策，扶持RISC-V技術的發展。 成立產

20、學研基地，布局RISC-V軟件生態、推進開源芯片的落地。 截至2019年底，中國已有300多家企業在關注或開發risc-v指令集。 1313 中國目前已推出多款中國目前已推出多款RISC-V芯片芯片 2019年4月發布32位RISC-V內核推出的通用嵌入式MCU處理器 璇璣CLE系列MCU，用于白色家電領域。 2019年3月，推出32位A25MP和64位AX25MP RISC-V芯片，以期 實現人工智能和高級駕駛輔助系統（ADAS）等高級應用。 2019年7月，平頭哥半導體公司RISC-V架構的AI芯片玄鐵910， 5G、自動駕駛等AIoT領域 晶晶 心心 科科 技技 資料來源：Logo及芯片

21、發布時間和產品均來源于各公司網站，中信證券研究部 2020年1月推出基于RISC-V的64位可編程芯片Pygmy，主要用 于IoT、傳感器融合和AI加速領域 睿睿 思思 芯芯 科科 2019年8月，與初創公司芯來科技共同合作推出基于RISC-V內核的 通用型MCU芯片GD32VF103，用于AIoT和5G領域 兆兆 易易 創創 新新 2018年9月17日，發布RISC-V芯片黃山1號，用于智能穿戴領域 華華 米米 科科 技技 核核 芯芯 互互 聯聯 平平 頭頭 哥哥 進入進入2019年以來，中國多家公司推出基于年以來，中國多家公司推出基于RISC-V芯片芯片 感謝您的信任與支持！感謝您的信任與

22、支持！ THANKYOU 許英博許英博 （首席科技產業分析師首席科技產業分析師） 執業證書編號：S1010510120041 陳俊云陳俊云（前瞻研究高級分析師前瞻研究高級分析師） 執業證書編號： S1010517080001 分析師聲明分析師聲明 主要負責撰寫本研究報告全部或部分內容的分析師在此聲明：（i）本研究報告所表述的任何觀點均精準地反映了上述每位分析師個人對標的證券和發行人的看法；（ii）該分析師所得報酬的任何組成部分無論是在過去、現在及將來均不會直接或間接地 與研究報告所表述的具體建議或觀點相聯系。 評級說明評級說明 其他聲明其他聲明 本研究報告由中信證券股份有限公司或其附屬機構制作

23、。中信證券股份有限公司及其全球的附屬機構、分支機構及聯營機構（僅就本研究報告免責條款而言，不含CLSA group of companies），統稱為“中信證券”。 法律主體聲明法律主體聲明 本研究報告在中華人民共和國（香港、澳門、臺灣除外）由中信證券股份有限公司（受中國證券監督管理委員會監管，經營證券業務許可證編號：Z20374000）分發。本研究報告由下列機構代表中信證券在相應地區分發：在中國香港由CLSA Limited分 發；在中國臺灣由CL Securities Taiwan Co., Ltd.分發；在澳大利亞由CLSA Australia Pty Ltd.（金融服務牌照編號：350

24、159）分發；在美國由CLSA group of companies（CLSA Americas, LLC（下稱“CLSA Americas”）除外）分發；在新加坡由 CLSA Singapore Pte Ltd.（公司注冊編號：198703750W）分發；在歐盟與英國由CLSA Europe BV或 CLSA （UK）分發；在印度由CLSA India Private Limited分發（地址：孟買（400021）Nariman Point的Dalamal House 8層；電話號碼：+91-22- 66505050；傳真號碼：+91-22-22840271；公司識別號：U67120MH19

25、94PLC083118；印度證券交易委員會注冊編號：作為證券經紀商的INZ000001735，作為商人銀行的INM000010619，作為研究分析商的INH000001113）；在印度尼西亞由PT CLSA Sekuritas Indonesia分發；在日本由CLSA Securities Japan Co., Ltd.分發；在韓國由CLSA Securities Korea Ltd.分發；在馬來西亞由CLSA Securities Malaysia Sdn Bhd分發；在菲律賓由CLSA Philippines Inc.（菲律賓證券交易所及證券投資者 保護基金會員）分發；在泰國由CLSA S

26、ecurities (Thailand) Limited分發。 針對不同司法管轄區的聲明針對不同司法管轄區的聲明 中國：中國：根據中國證券監督管理委員會核發的經營證券業務許可，中信證券股份有限公司的經營范圍包括證券投資咨詢業務。 美國：美國：本研究報告由中信證券制作。本研究報告在美國由CLSA group of companies（CLSA Americas除外）僅向符合美國1934年證券交易法下15a-6規則定義且CLSA Americas提供服務的“主要美國機構投資者”分發。對身在美國的任何人士發 送本研究報告將不被視為對本報告中所評論的證券進行交易的建議或對本報告中所載任何觀點的背書。任

27、何從中信證券與CLSA group of companies獲得本研究報告的接收者如果希望在美國交易本報告中提及的任何證券應當聯系CLSA Americas。 新加坡：新加坡：本研究報告在新加坡由CLSA Singapore Pte Ltd.（資本市場經營許可持有人及受豁免的財務顧問），僅向新加坡證券及期貨法s.4A（1）定義下的“機構投資者、認可投資者及專業投資者”分發。根據新加坡財務顧問法下財務顧問 （修正）規例（2005）中關于機構投資者、認可投資者、專業投資者及海外投資者的第33、34及35 條的規定，財務顧問法第25、27及36條不適用于CLSA Singapore Pte Ltd.

28、。如對本報告存有疑問，還請聯系CLSA Singapore Pte Ltd.（電話： +65 6416 7888）。MCI (P) 086/12/2019。 加拿大：加拿大：本研究報告由中信證券制作。對身在加拿大的任何人士發送本研究報告將不被視為對本報告中所評論的證券進行交易的建議或對本報告中所載任何觀點的背書。 歐盟與英國：歐盟與英國：本研究報告在歐盟與英國歸屬于營銷文件，其不是按照旨在提升研究報告獨立性的法律要件而撰寫，亦不受任何禁止在投資研究報告發布前進行交易的限制。本研究報告在歐盟與英國由CLSA （UK）或CLSA Europe BV發布。CLSA （UK） 由（英國）金融行為管理局

29、授權并接受其管理，CLSA Europe BV 由荷蘭金融市場管理局授權并接受其管理，本研究報告針對由相應本地監管規定所界定的在投資方面具有專業經驗的人士，且涉及到的任何投資活動僅針對此類人士。若您不具備投資的 專業經驗，請勿依賴本研究報告。對于由英國分析員編纂的研究資料，其由CLSA （UK）與CLSA Europe BV制作并發布。就英國的金融行業準則與歐洲其他轄區的金融工具市場指令II，本研究報告被制作并意圖作為實質性研究資料。 澳大利亞：澳大利亞：CLSA Australia Pty Ltd (“CAPL”) (商業編號：53 139 992 331/金融服務牌照編號：350159)

30、受澳大利亞證券與投資委員會監管，且為澳大利亞證券交易所及CHI-X的市場參與主體。本研究報告在澳大利亞由CAPL僅向“批發客戶”發布及 分發。本研究報告未考慮收件人的具體投資目標、財務狀況或特定需求。未經CAPL事先書面同意，本研究報告的收件人不得將其分發給任何第三方。本段所稱的“批發客戶”適用于公司法（2001）第761G條的規定。CAPL研究覆蓋范圍包括研究 部門管理層不時認為與投資者相關的ASX All Ordinaries 指數成分股、離岸市場上市證券、未上市發行人及投資產品。CAPL尋求覆蓋各個行業中與其國內及國際投資者相關的公司。 一般性聲明一般性聲明 本研究報告對于收件人而言屬高

31、度機密，只有收件人才能使用。本研究報告并非意圖發送、發布給在當地法律或監管規則下不允許向其發送、發布該研究報告的人員。本研究報告僅為參考之用，在任何地區均不應被視為買賣任何證券、金融工具的要約 或要約邀請。中信證券并不因收件人收到本報告而視其為中信證券的客戶。本報告所包含的觀點及建議并未考慮個別客戶的特殊狀況、目標或需要，不應被視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的建議或策略。對于本報告中提及的任何證券或金融工 具，本報告的收件人須保持自身的獨立判斷。 本報告所載資料的來源被認為是可靠的，但中信證券不保證其準確性或完整性。中信證券并不對使用本報告所包含的材料產生的任何直接或間接損失或與此有關的

32、其他損失承擔任何責任。本報告提及的任何證券或金融工具均可能含有重大的風險，可能 不易變賣以及不適合所有投資者。本報告所提及的證券或金融工具的價格、價值及收益可能會受匯率影響而波動。過往的業績并不能代表未來的表現。 本報告所載的資料、觀點及預測均反映了中信證券在最初發布該報告日期當日分析師的判斷，可以在不發出通知的情況下做出更改，亦可因使用不同假設和標準、采用不同觀點和分析方法而與中信證券其它業務部門、單位或附屬機構在制作類似的其他 材料時所給出的意見不同或者相反。中信證券并不承擔提示本報告的收件人注意該等材料的責任。中信證券通過信息隔離墻控制中信證券內部一個或多個領域的信息向中信證券其他領域、

33、單位、集團及其他附屬機構的流動。負責撰寫本報告的分析師的 薪酬由研究部門管理層和中信證券高級管理層全權決定。分析師的薪酬不是基于中信證券投資銀行收入而定，但是，分析師的薪酬可能與投行整體收入有關，其中包括投資銀行、銷售與交易業務。 若中信證券以外的金融機構發送本報告，則由該金融機構為此發送行為承擔全部責任。該機構的客戶應聯系該機構以交易本報告中提及的證券或要求獲悉更詳細信息。本報告不構成中信證券向發送本報告金融機構之客戶提供的投資建議，中信證券以及 中信證券的各個高級職員、董事和員工亦不為（前述金融機構之客戶）因使用本報告或報告載明的內容產生的直接或間接損失承擔任何責任。 未經中信證券事先書面

34、授權，任何人不得以任何目的復制、發送或銷售本報告。未經中信證券事先書面授權，任何人不得以任何目的復制、發送或銷售本報告。 中信證券中信證券2020版權所有。保留一切權利。版權所有。保留一切權利。 免責聲明免責聲明 投資建議的評級標準投資建議的評級標準 報告中投資建議所涉及的評級分為股票評級和行業評級（另有說明的除外）。評級標準為報告發 布日后6到12個月內的相對市場表現，也即：以報告發布日后的6到12個月內的公司股價（或行業 指數）相對同期相關證券市場代表性指數的漲跌幅作為基準。其中：A股市場以滬深300指數為基 準，新三板市場以三板成指（針對協議轉讓標的）或三板做市指數（針對做市轉讓標的）為

35、基準； 香港市場以摩根士丹利中國指數為基準；美國市場以納斯達克綜合指數或標普500指數為基準；韓 國市場以科斯達克指數或韓國綜合股價指數為基準。 評級評級說明說明 股票評級股票評級 買入相對同期相關證券市場代表性指數漲幅20%以上； 增持相對同期相關證券市場代表性指數漲幅介于5%20%之間 持有相對同期相關證券市場代表性指數漲幅介于-10%5%之間 賣出相對同期相關證券市場代表性指數跌幅10%以上； 行業評級行業評級 強于大市相對同期相關證券市場代表性指數漲幅10%以上； 中性相對同期相關證券市場代表性指數漲幅介于-10%10%之間； 弱于大市相對同期相關證券市場代表性指數跌幅10%以上 證券研究報告證券研究報告2020年年8月月25日日