Arm将免费提供嵌入式处理器客制化指令集设计 提防RISC-V架构大举攻入

Arm在嵌入式装置处理器提供客制化指令集设计，或许也是因应近年来RISC-V开放架构设计处理器越来越受市场关注，甚至欧盟单位更计画借由RISC-V架构设计打造各类处理器产品，借此提升欧洲地区在半导体应用发展竞争力。

稍早于美国圣荷西举办的ArmTechCon2019活动中，Arm除了透露目前全球累积出货量已经超过1500亿组，同时由执行长SimonSegars再次强调计画在2023年前恢复上市，更宣布针对嵌入式装置处理器提供客制化指令集设计，同时也将以全新Mbed作业系统加快与合作伙伴在物联网应用成长，此外更宣布将与通用汽车、Toyota、DENSO、大陆集团、Bosch、恩智浦与NVIDIA在内厂商合作成立自驾车辆运算协会(AVCC)，借此推动未来的自动驾驶技术发展。

而针对嵌入式装置处理器设计提供客制化指令集，意味合作伙伴将可在无需额外支付授权费用之下，即可由Arm协助进行客制化修改，借此在市场做出差异化发展，同时也因为是由Arm提供客制化设计服务，因此并不会有软体、指令集相容问题，并且建立在新版Armv8-M指令集架构之后设计，将能使用更多新技术应用。

在此之前，Arm其实已经提供合作伙伴半客制化的处理器设计方案，例如目前Qualm已经借此打造多款半客制化的处理器产品，同时也获得不少市场支持成效，甚至能在每年以更快效率推出新款处理器，并且加入全新技术应用。

不过，此次在嵌入式装置处理器提供客制化指令集设计，或许也是因应近年来RISC-V开放架构设计处理器越来越受市场关注，甚至欧盟单位更计画借由RISC-V架构设计打造各类处理器产品，借此提升欧洲地区在半导体应用发展竞争力。

因此为了维持本身市场优势，Arm也必须持续维持更多发展d性，借此吸引更多合作伙伴持续采用旗下设计方案，避免全面转向采用RISC-V架构设计发展。

除了宣布在嵌入式装置处理器提供客制化指令集设计，Arm在此次活动更宣布透过全新Mbed作业系统加快更多物联网应用成长，并且与亚德诺半导体(AnalogDevices)、赛普拉斯半导体(Cypress)、MaximIntegrated、新唐科技(Nuvoton)、恩智浦(NXP)、瑞萨电子(Renesas)、瑞昱半导体(Realtek)、三星(Samsung)、芯科科技(SiliconLabs)，以及u-blox产品工作群在内合作伙伴维持深度整合，确保接下来的物联网应用成长动能。

另外，此次与通用汽车、Toyota、DENSO、大陆集团、Bosch、恩智浦与NVIDIA在内厂商合作成立自驾车辆运算协会，更计画进一步推动未来自驾车应用发展。

导读新年伊始，在2020年受疫情影响的大环境下，物联网也迎来了更多充满戏剧性的挑战与变革，在疫情爆发后，各地采取的一系列措施及发生的这大大小小的的事件背后，多多少少都有物联网的身影，为此，在这里小编整理了相关报告后，和大家说说2020年物联网在全球的主要进展，分享给大家以供参考和借鉴!下面我们一起来看看物联网2020年回顾：十大重要进展。

Part I: Covid-19对IoT 2020的影响

受疫情影响，公众对物联网的兴趣下降了15%

人们通过Google搜索“物联网”话题的频率在2020年骤然下降。自2020年3月疫情大流行以来，这一下降比例达到15%;此后，“物联网”话题搜索量一直保持相对稳定并处于较低水平，也没有回升迹象。物联网显然不像其它话题那样在公众中扮演重要角色，例如：在同一时间范围内，公众对游戏的搜索兴趣猛增了约65%、对“在家工作”的兴趣增加了104%、对“失业救济金”的兴趣猛增了250%。在对3000多个财报电话的分析显示，在2020年第二季度，“IoT”一词的使用量呈类似下降趋势。但是，有关物联网，尤其是“工业物联网”的讨论在第三季度又重新开始。

尽管疫情大流行，但2020 IoT市场仍然强劲

尽管Covid-19疫情不断，并且
2020年全球GDP下降了5%，物联网市场在2020年仍在增长(无论是支出规模还是连接设备总数)。虽然有少量物联网项目因各种原因(如在封锁期间无法建立基础设施)而停止或推迟，但大多数物联网项目在2020仍在继续。

事实上，2020年是智能设备的一个拐点——活跃的物联网连接数量(例如：连接的汽车、智能家居设备、连接的工业设备)等，有史以来第一次超过了非物联网连接的数量(例如：智能手机、笔记本电脑和台式机)。目前全球有217亿活跃的连接设备，其中54%(117亿)是物联网设备连接。到2025年，预计将有超过300亿个物联网连接，即地球上几乎每人有4个物联网设备。

十余个物联网主题随疫情加速发展

物联网在应对疫情中起着至关重要的作用。一些以物联网为中心的用例在帮助世界应对疫情方面发挥了(并将继续发挥)重要作用。最值得注意的包括工作场所、医院和其它基于物联网的接触者追踪(例如：Concept
Reply的跟踪和定位系统)，以及整个疫苗供应链中的产品跟踪和验证(例如：Controlant)。

对2021年的前景持谨慎乐观态度

进入2021年，物联网技术的整体情况，看起来很乐观。人们普遍认为，任何因Covid-19对业务的负面影响都将在2021年逐渐消失，新的“数字化转型浪潮”将推动物联网市场的发展。企业将加速发展的主题之一是“新技术支持的商业模式”，其中许多新的商业模式将由互联的物联网产品来实现。企业关注的另一个主要主题是“人工智能”。

Part II: IoT 2020十大进展

最大的物联网新势力：小米

2020年1月，来自中国的电子制造商小米宣布计划在未来5年内至少投资72亿美元用于5G和人工智能(AIoT)。新的推动包括对智能电视、无人机、电动滑板车、空气净化器、路由器、安全摄像头等一系列消费和企业物联网设备的重大投资。

物联网在对抗Covid-19中的最大贡献：挽救生命

在2020年初，物联网行业没有人能够预见到，IoT技术将在这一整年中为拯救生命而扮演重要角色。伦敦帝国理工学院于2020年6月进行的一项被广泛引用的研究估计，在第一波Covid-19大流行期间，社交距离仅在欧洲就挽救了300万条生命。虽然这些被挽救的生命大多可以归功于人们只是待在家里、戴上口罩和避免接触，但物联网技术无疑在一些情况下阻止了进一步的传播。

许多物联网厂商竞相推出社交距离工具(包括BoschIO的工作场所隔离和联系人追踪解决方案，Software AG和Dell的Smart Social
Distancing解决方案，或Concept Reply的追踪和定位系统等)。

位于德国莱比锡的Goebecke面包店只是使用这种解决方案的众多企业之一。该企业老板介绍，工作场所的音频提醒和对员工数据的分析能力，都使员工更加谨慎、意识更强，这些员工随后变换了各自之间的距离。

最近，用于Covid-19的物联网的重点已经转移到疫苗供应链监控上，以确保疫苗安全交付，不发生产品丢失、篡改或变质。例如，辉瑞公司(Pfizer/Biontech)选择了冰岛的初创公司Controlant来监控其Covid-19疫苗的配送。

加速最快的物联网垂直领域：医疗保健

多年来，由于行业的高度规范性以及缺乏对医疗数字化的支持和紧迫性，在医疗环境中实施物联网项目被证明是很麻烦的。

现在，越来越多的证据表明，Covid-19已经导致了医疗保健领域的数字化爆炸，特别是在医院。美国食品药品监督管理局(FDA)在2020年5月发布了多项临时政策，以在2020年支持数字化工具。德国在2020年10月首次允许医生开出针对特定疾病的数字健康应用(例如，一款有助于治愈焦虑症的应用)。

在大流行期间激增的应用之一是“远程医疗”，即医生通过视频会议治疗患者。医生报告说，远程医疗通常被视为只是迈向数字诊断的第一步，它依靠物联网设备从远处诊断病人。数家医院于2020年开始进行试验。2020年12月，一名伦敦外科医生在加利福尼亚用5G技术对香蕉进行远程手术的视频在网上疯传。

2020年最大的物联网融资：Samsara

Samsara又成功了。2020年5月，在第一次Covid-19大封锁期间，该公司又筹集了4亿美元，旨在进一步扩大其工业物联网业务。本轮融资对该公司的估值为54亿美元，较2019年投资时估值下降14%。首席执行官Sanjit
Biswas在宣布这轮融资时，还宣布裁员300人(占劳动力的18%)，这是由于Covid-19对关键垂直运输系统的影响。

2020年值得注意的顶级投资(与物联网相关)包括：

最重要的技术标准化：5G Release 16

2020年7月，3GPP标准机构达到了一个重要的里程碑：发布版本16，这是5G技术的第二套规范，也是5G
IoT的关键一步。构成版本16的一套新规范包括对“超可靠、低延迟通信”(eURLLC)、定位功能以及对TSN(时间敏感网络)的支持等方面的重大改进，所有这些方面对于各种物联网用例的物联网连接都非常重要，尤其是对于高端应用，如工业物联网领域的应用。此外，版本16还可以在新的5G核心网上部署和管理NB-IoT和LTE-M技术，使5G网络可以通过这些技术管理大规模和低复杂性的物联网。当前，全球约有2亿个IoT连接使用NB-IoT
/ LTE-M的产品。预计，面向高端应用的5G物联网将在2022年及以后兴起。

最著名的新流行语：AIoT

多年来，人们一直认为，物联网的真正价值可以通过应用于物联网数据流的AI/ML算法来解锁。因此，事后看来，“AI + IoT=
AIoT”在2020年出现并成为一个新流行语也就不足为奇了。在2020年12月，Google对这个话题的搜索量大概比12个月前多了70%。有趣的是，这个词似乎起源于中国(而不是像“
IoT”一词起源于美国)。华为和小米以及台积电(TSMC)这几年一直在推崇人工智能物联网的概念，即人工智能和物联网的融合。

2020年，许多“非中国”公司在品牌推广工作中都使用了这个术语。美国工业软件提供商Aspen Technology于2020年8月宣布了其新的工业40
AIoT
Hub，瑞士网络安全公司Wisekey于2020年9月推出了以AIoT为中心的新数字战略。在2020年推崇这一术语的公司的其它例子包括总部位于新加坡的ASM
Pacific Technology和总部位于美国的分析软件提供商SAS。

最大的物联网相关收购：Nvidia-ARM

2020年9月13日，英伟达宣布有意收购ARM，这是迄今为止最大的半导体交易，估值400亿美元。除了是最大的半导体交易外，此次收购有望为AI&边缘物联网带来新的技术创新。英伟达收购的主要业务板块是ARM的处理器IP，其中也有重要的IoT成分，尤其是边缘计算。ARM的IoT产品&服务集团(ARM的Pelion
IoT平台、MbedOS、SoC解决方案/安全、KigenSIM解决方案)将不参与此次交易。如果这笔交易获得监管部门的批准，可能会出现这样一种情况：中国企业永远得不到ARM的技术。这可能会进一步造成美中贸易关系的不平衡，从而使美国在半导体知识产权市场占据主导地位。

2020年的重要收购(与物联网相关)包括：

最雄心勃勃的新物联网连接技术：Amazon Sidewalk

2020年11月，亚马逊通知Amazon Echo设备和Ring安全摄像头的客户，Amazon
Sidewalk将很快推送到他们的设备上。Sidewalk是一个雄心勃勃的项目，旨在创建一个邻里共享的网络，让宠物或资产追踪器等物联网设备，即使在家庭Wi-Fi网络中断或超出范围时也能连接到互联网。这是通过将不同的Wi-Fi网络连接成一个低带宽网络，供不同用户的物联网设备使用的技术。

2020年9月，LoRa低功耗标准幕后的芯片公司Semtech宣布已与亚马逊建立合作伙伴关系，以合作构建网络;几个月后的12月，据报道LoRa联盟正在洽谈，也将加入并支持Sidewalk，使用开放的LoRaWAN标准，该联盟及其500多家成员公司都支持该标准。

最重要的政府举措：美国物联网网络安全改进法

2020年12月，《物联网网络安全改进法案》终于签署成为美国法律。其中，该法律要求美国国家标准与技术研究所(NIST)定期(至少每5年一次)更新物联网安全标准和指南。专家们希望，该法律能够促使制造商在设计物联网设备时考虑到一些网络安全功能(例如：使用安全编码实践、提供足够的认证、定期给设备打补丁)。

最大的IoT 2020 IPO：C3ai

2020年12月9日，C3ai上市(在纽约证券交易所交易，股票代码为“AI”)。C3是一个真正的物联网成功案例。该公司由美国亿万富翁Tom
Siebel于2009年创立，他因创立Siebel Systems公司而闻名，2006年1月该公司出售给甲骨文。C3ai最初叫C3
Energy，主要专注于电网、电表和公用事业的数字化，该公司后来(2016年)品牌更新为C3IoT，并将其关注点扩大到能源之外，作为一个横向物联网平台。近年来，该公司强调通用分析和人工智能能力，这也是为什么该公司再次将品牌重塑为C3ai。今天的C3ai声称它可以从5700万个传感器读取数据，但Siebel明确表示，重点是AI(包括非IoT应用)。2020年12月上市至今，股价已较开盘价飙升超过40%，估值近140亿美元(截至2021年1月8日)。

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“授权可用”是X86架构和ARM架构的共同点，也是英特尔和Arm公司的护城河。然而，随着RISC-V的崛起，Arm开始坐不住了，因为开源的RISC-V抢夺的就是Arm的市场。

RISC-V架构和ARM架构其实是宿命之战。ARM架构过去被称作进阶精简指令集机器（AdvancedRISCMachine），都是RISC（Reduced Instruction Set Computing ，精简指令集），市场重叠度甚至可以达到100%。
作为精简指令集，RISC-V架构和ARM架构都必将盯着现有的可携带市场以及未来的智能物联网市场。现在是RISC-V蚕食ARM架构的市场，原因在于ARM架构拥有良好的生态系统。然而，在未来这样的优势又能够持续多久呢？

所以，Arm开始着急了。留给RISC-V架构的前路要么是取代ARM架构成为精简指令集的新王，要么被ARM架构彻底边缘化，现有“打官腔”说的“良好共存”想来是万万不会成行的。

Arm自然也不想被温水煮青蛙，每年进步一点点的RISC-V架构现在已经取得了不俗的成绩。

RISC-V联盟在官网上这样讲到，RISC-V是一种开放式ISA（指令集体系结构），为处理器体系结构的创新开创了新纪元。RISC-V基金会由325多家成员公司组成。这是该技术的主要优势。
开源的优势让RISC-V架构吸引了一众有影响力的公司。
我们可以看到，白金会员里面不乏阿里巴巴、三星、美光和谷歌等实力超群的高 科技 公司，而金、银和审计员队列中也有台积电、华为和英飞凌这样在各自领域占据主导地位的大企业。现在这些企业还都是ARM架构的受益者。

当然，这些巨头公司加入RISC-V联盟并非是提前站位然后静观其变，而是投入精力在推动RISC-V走向成熟。

在RISC-V生态中，既有晶心 科技 、Si-Five这样的公司为其打造内核，夯实底层结构，也有阿里巴巴、兆易创新和华米 科技 这样的公司在不断地推出基于RISC-V架构打造的性能领先的处理器产品。

2018年9月17日，华米 科技 正式发布全球智能可穿戴领域第一颗人工智能芯片——“黄山1号”。 “黄山1号”是全球首款集成AI神经网络模块的可穿戴处理器，也是全球首款RISC-V开源指令集可穿戴处理器，拥有AI驱动、闪电性能、苗条功耗三大特点，应用了Always on技术，区别于传统AI，实现了AI从云到端的前移，实时计算无需传输。2019年6月11日，华米 科技 在2019夏季新品发布会上发布了AMAZFIT智能手表2及AMAZFIT米动 健康 手表。AMAZFIT米动 健康 手表正是基于“黄山1号”芯片打造。

2019年7月25日，玄铁910正式发布，这是平头哥半导体成立之后的第一款产品。玄铁910基于RISC-V的处理器IP核，开发者可以免费下载FPGA代码，开展芯片原型设计架构创新。

2019年8月22日，业界领先的半导体供应商兆易创新GigaDevice正式发布基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产品，提供从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持并持续打造RISC-V开发生态。

上述的每一款芯片都极具代表性，而发布时间较为密集，这对于Arm而言已经不是敲醒警钟了，而是警笛长鸣。诚然，就算有了更多的内核以及最新的产品面世，RISC-V架构相较于ARM架构而言还是很稚嫩，毕竟生态系统相差甚远。

中国工程院院士倪光南曾表示，任何一种新兴事物的发展，生态系统的建设是关键。Arm也正是利用这一点在攻击RISC-V架构。但晶心 科技 总经理林志明认为，“这只是给攻击者自己壮胆用的，并没有对RISC-V产生真正的打压，并且，现在攻击开源生态，本身就不会得到任何好处，反倒会产生反作用力。”

令Arm感到恐慌的还有RISC-V未来的潜力，尤其是在智能物联网领域的潜力。在边缘设备的芯片中很多都是以神经网络（NN）硬件进行机器学习，这样就有需求为神经网络配置硬件加速，RISC-V CPU中的ALU（算数逻辑单元） 就可以满足这样的需求。而智能物联网大趋势同样是ARM架构的当下和未来。
在打造RISC-V架构生态系统的过程中，我们可以很明显地感受到一股来自于东方的“神秘力量”，也就是中国芯片公司对于RISC-V架构的推崇和拥护。中国有着巨大的芯片需求，同时中国芯片厂商自己也有需求做大做强，RISC-V架构虽然“军阀割据”但尚未有“一朝天子”，这对于国产芯片厂商而言是莫大的机会。

面对重重危机，Arm已经开始吹响狙击的号角。北京时间2019年10月9日凌晨，Arm宣布在部分CPU内核引入自定义指令功能，即客户能够编写自己的定制指令来加速其特定用例、嵌入式和物联网应用程序。这意味着，从2020年开始，使用Cortex-M33内核及之后的Cortex-M CPU内核系列的所有Arm客户都可以免费使用自定义指令功能。

回顾RISC-V那句话，开源是RISC-V架构最大的竞争力，现在Arm打算让其优势不再。当Arm决定主动出击，此时的RISC-V架构也已经是离弦之箭，进了这“八角笼”只会有一个胜者站着出来。

ARM是一家好很厉害的公司 ，ARM处理器是英国Acorn有限公司设计的低功耗成本的第一RISC微处理器。全称为Advanced RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。当然这家公司不生产产品，它是做架构设计的，ARM架构，曾称进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine）更早称作Acorn RISC Machine，是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构。还有基于ARM设计的派生产品，重要产品包括Marvell的XScale架构和德州仪器的OMAP系列。ARM家族占比所有32位嵌入式处理器的75%，成为占全世界最多数的32位架构。当然现在已经不只是32位了。

ARM是世界上最具影响力的芯片技术提供商之一，主要从事低费用、低功耗、高性能芯片研发，全世界99%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。所有的iPhone和iPad都使用ARM芯片，多数Kindle阅读器和Android设备也都采用这一架构。这点苹果三星能比华为好到哪里去呢？而现在其实可以说ARM是全球唯一认可的手机芯片架构标准制定商。

ARM虽然没有直接制造产品，但使用ARM架构的芯片却无处不在。智能手机、智能电视、可穿戴设备、移动基站、企业服务器、医疗器械、智能驾驶以及物联网等其他科技领域，ARM均有涉猎。

在移动终端领域，包括高通、三星、联发科等在内的全球1384家移动芯片制造商都采用了ARM的架构，全球超过85%的智能手机和平板电脑的芯片都采用了ARM架构的处理器，超过70%的智能电视也在使用ARM的处理器。成立至今，基于ARM架构的芯片出货量累计高达950亿，覆盖了全球80%的人口。

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