【科技速解】RISC-V 是什麼？晶片界的開源革命，挑戰 Arm 與 Intel 霸權

秒懂重點：為什麼你現在非懂不可？

想像一下，世界上所有的食譜都掌握在兩家秘密的「美食集團」（Intel 的 x86 和 Arm）手中，任何人想開餐廳，都必須向他們支付昂貴的加盟費，並且只能嚴格按照他們提供的、不可修改的食譜來做菜。這就是過去數十年晶片世界的真實寫照。

RISC-V 就是一群頂尖學者決定發起的一場「食譜開源運動」，他們說：「我們來共同創建、維護一本完全免費、公開、任何人都可以自由取用甚至魔改的《萬能料理百科全書》吧！」這本百科全書就是「指令集架構 (Instruction Set Architecture, ISA)」，它是一切軟硬體溝通的基礎語言，是晶片的靈魂。

這場運動的顛覆性在於：

1. 免費與開放：任何公司或個人，從學生到科技巨頭，都可以免費使用 RISC-V 來設計自己的晶片，省下了數百萬甚至數千萬美元的授權費。

2. 極致的彈性：你可以只選用這本百科全書中的基礎章節，設計一個極度省電的微控制器；也可以加入自己發明的「獨門醬料配方」（自訂指令），打造一顆效能無與倫比的 AI 專用晶片。

這股開源力量正從物聯網、穿戴裝置等對成本敏感的領域迅速崛起，並開始向智慧手機、筆電甚至 AI 資料中心發起挑戰，Google 已宣佈 Android 將正式支援 RISC-V，這被視為一個里程碑事件，在美中科技戰的背景下，RISC-V 更因其不受單一國家出口管制的「中立性」，成為許多國家發展自主半導體產業的戰略核心，理解 RISC-V，就是理解晶片設計領域一場前所未有的民主化浪潮，以及它將如何重塑未來十年的科技地緣政治。

技術白話文：原理解析與核心突破

過去的瓶頸：它解決了什麼關鍵問題？

指令集架構 (ISA) 是處理器能聽懂的指令語言，長期以來，x86 和 Arm 兩大架構憑藉其先發優勢和龐大的生態系，統治了整個產業，但這種壟斷帶來了三大問題：

1. 高昂的授權成本 (High Licensing Costs)：Arm 的商業模式是收取授權費和版稅，想設計一顆 Arm 架構的晶片，首先要支付一筆昂貴的「架構授權費」，之後每賣出一顆晶片，還要再按比例抽成，這對新創公司和追求極致成本效益的產品來說，是一道很高的門檻。
   

2. 缺乏設計自由 (Lack of Design Freedom)：即使付了錢，你也只能在 Arm 提供的框架內做有限的修改，你不能隨意刪減指令來降低功耗，更難以加入自己為特定應用（如 AI）設計的專用指令來提升效率，這就像你加盟了連鎖餐廳，卻不能調整菜單來適應當地口味。
   

3. 潛在的供應鏈風險 (Potential Supply Chain Risks)：x86 和 Arm 都由美國或英國的公司所控制，在日益緊張的國際地緣政治下，這種技術來源的單一性，對許多國家和企業來說，構成了一個潛在的供應鏈安全風險。

RISC-V 的誕生，正是為了解決這三大根深蒂固的行業痛點。

它是如何運作的？(務必使用精妙比喻)

RISC-V 的運作哲學，可以比喻成用開源的 WordPress 平台來建立一個網站，而 x86/Arm 則是像 Wix 或 Squarespace 這樣封閉的商用建站平台。

• x86/Arm (封閉平台)：它們提供了一套功能強大、模板精美、生態完善的建站服務，你付錢就能快速搭建一個專業網站，省心省力；但缺點是，你必須在它的框架內運作，每個月都要繳交平台費，而且你無法修改網站的底層程式碼，也無法將網站完整地搬到別的伺服器。
  

• RISC-V (開源平台)：就像 WordPress，它的核心軟體是完全免費的。
  

  1. 模組化與基礎核心 (Modular & Base ISA)：RISC-V 提供了一個極簡的基礎指令集（RV32I），這就像 WordPress 的核心程式，只包含最基本的功能，你可以只用這個核心，去打造一個極度輕巧的網站（例如一個智慧手環的微控制器）。

  2. 標準擴充 (Standard Extensions)：然後，RISC-V 基金會定義了一系列標準的「外掛」（擴充指令集），例如用於整數乘除法 (M)、浮點運算 (F/D)、向量處理 (V) 等。你需要什麼功能，就自己去安裝對應的官方外掛，豐儉由人。

  3. 自訂擴充 (Custom Extensions)：這一步最為關鍵。如果官方外掛不能滿足你，WordPress 允許你自己編寫獨一無二的「自訂外掛」，同樣地，RISC-V 允許你為自己的特定應用，設計和加入專屬的自訂指令，例如，一顆 AI 晶片可以加入一條專門處理神經網路矩陣運算的指令，讓效能瞬間提升數倍。這是 Arm 架構下極難做到的。

這種開放與彈性，讓晶片設計從過去「選 A 餐或 B 餐」的選擇題，變成了「可以自由搭配的自助餐」，徹底釋放了創新的潛力。

為什麼這是革命性的？

RISC-V 的革命性不在於技術本身比 Arm 或 x86 更強，而在於它所代表的商業模式和協作模式的顛覆。

• 創新的民主化：它將晶片設計的門檻從數百萬美元降低到幾乎為零，讓大學、研究機構、新創公司甚至個人愛好者都能參與到晶片設計的浪潮中，激發了草根性的創新。

• 領域專用架構 (DSA) 的催化劑：在 AI 時代，通用處理器的效益越來越低，RISC-V 的客製化能力，使其成為打造高效能「領域專用架構」（例如 AI 晶片、網路處理晶片、安全晶片）的完美基石。

• 地緣政治的中立性：RISC-V 由一個總部位於瑞士的非營利基金會管理，其開放標準不受任何單一國家的出口管制條例約束。這為全球半導體產業提供了一個寶貴的、中立的共同基礎，有助於維持供應鏈的穩定。

產業影響與競爭格局

誰是主要玩家？

RISC-V 生態系正在快速擴張，形成一個多元化的參與者群體：

1. 標準制定者：

   • RISC-V International：總部位於瑞士的基金會，負責維護和發展 RISC-V 的標準規範，確保其開放與中立。

2. 核心 IP 供應商：

   • SiFive (美國) / Andes Technology (晶心科技, 台灣)：這兩家公司像是 WordPress 生態系中的「佈景主題與外掛開發商」，它們基於 RISC-V 標準，設計出各種成熟、可驗證的處理器核心 IP，銷售給晶片設計公司，是推動 RISC-V 商業化的關鍵力量，其中，台灣的晶心科技在全球 RISC-V 生態中扮演了舉足輕重的角色。

3. 晶片設計與系統巨頭：

   • Qualcomm (高通)：手機晶片巨頭，已宣佈將在其行動處理器中大規模採用 RISC-V 核心，這被視為 RISC-V 進入主流高階市場的重要信號。

   • Google：不僅推動 Android 支援 RISC-V，也在其 Pixel 手機和資料中心晶片中採用 RISC-V 核心作為輔助處理器。

   • 中國科技公司：如阿里巴巴（平頭哥）、華為等，在美國技術管制的背景下，正將 RISC-V 視為建立自主晶片生態的戰略基石，投入了大量資源。

4. 傳統霸主的回應：

   • Arm：感受到了巨大的威脅，推出了名為「Flexible Access」的計畫，降低了新創公司的准入門檻，並在一定程度上開放了指令集的客製化，試圖應對 RISC-V 的挑戰。

   • Intel：採取了更開放的態度，不僅在其部分產品中使用 RISC-V，其晶圓代工服務 (IFS) 也宣佈將支持 RISC-V 晶片的製造，試圖透過「擁抱」來收編這股新興力量。

技術的普及時程與挑戰

RISC-V 的普及路徑是「從邊緣到核心」。

• 現狀：已在微控制器 (MCU)、物聯網 (IoT)、固態硬碟 (SSD) 控制晶片等領域取得顯著成功，市佔率快速提升。

• 中期 (未來 3-5 年)：預計將在智慧手機、穿戴裝置、汽車電子和工業控制領域大規模普及。高通的加入是重要的催化劑。

• 長期 (未來 5-10 年)：挑戰 PC 和伺服器市場將是最終的目標，但這也是最困難的一步。

最大的挑戰在於軟體生態系。一個處理器架構的成功，硬體只佔 10%，軟體生態佔 90%；x86 和 Arm 歷經數十年積累，擁有極其龐大和成熟的作業系統、編譯器、開發工具和應用程式；RISC-V 的軟體生態雖然在快速追趕，但要達到同等級別的成熟度和穩定性，仍需要大量的時間和投入。

潛在的風險與替代方案

RISC-V 的主要風險是「碎片化 (Fragmentation)」，由於其高度的開放性，如果各大廠商都推出互不相容的自訂擴充，可能會導致軟體開發的混亂，重蹈當年 Unix 的覆轍，RISC-V 基金會正努力透過標準化流程來避免此問題。

目前來看，在開放指令集領域，RISC-V 沒有實質性的替代方案，它的開放原始碼精神和背後的產業聯盟已經形成了強大的網路效應，未來的競爭將主要在 RISC-V 生態內部（例如不同 IP 供應商之間的競爭）以及 RISC-V 與 Arm 之間展開。

未來展望與投資視角

RISC-V 的崛起，代表著半導體產業的底層邏輯正在發生深刻變化，過去由單一公司主導、自上而下的創新模式，正被一種社群驅動、開放協作、自下而上的模式所補充甚至挑戰。

對投資人而言，這場架構革命提供了幾個重要的觀察點：

1. Arm 的潛在壓力：RISC-V 對 Arm 的商業模式構成了長期、結構性的威脅，投資人需關注 Arm 如何應對，以及其在物聯網等新興市場的市佔率是否受到侵蝕。

2. IP 供應商的黃金機遇：隨著 RISC-V 生態的成熟，像晶心科或 SiFive 這樣提供核心 IP 和設計服務的公司，正處於浪潮的中心，有望成為「RISC-V 界的 Arm」。

3. 軟體與工具鏈的投資機會：隨著 RISC-V 硬體的普及，市場對相關的編譯器、開發工具、作業系統和安全解決方案的需求將會爆炸性成長，這是一個潛力巨大的新興軟體市場。

4. 關注「中立性」的價值：在全球供應鏈重組的趨勢下，RISC-V 的地緣政治中立性為其提供了獨特的避險價值，在特定國家或地區，其發展速度可能會超越純粹的技術或商業考量。

RISC-V 的故事才剛剛開始。它或許不會在短期內「殺死」Intel 或 Arm，但它已經成功地在被壟斷的鐵幕上撕開了一道口子，為晶片世界的未來帶來了更多的可能性和一個更開放、更多元的選擇。

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