物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈專題報告RISCV大有可為

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈專題報告-RISC-V大有可為1、依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，未來大有可為，中國是

RISC-V陣營中堅力量1.1.

RISC-V誕生和發(fā)展——應(yīng)運而生，獲巨頭產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟支持1.1.1.

RISCvsCISCRISC又叫精簡指令集計算（ReducedInstructionSetComputer-RISC)，和

CISC(復(fù)雜指令

集計算，ComplexInstructionSetComputer-CISC)同為

CPU的兩種架構(gòu)。

CISC即通過復(fù)雜指令來提高性能，以

Intel、AMD的

X86

CPU為代表。通常

CISC計算機所

含的指令數(shù)目少則

300

條，多則超過

500

條，這種架構(gòu)會增加

CPU結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和對

CPU工藝的要求，但對于編譯器的開發(fā)十分有利。因此，早期的微處理器大部分為

CISC架構(gòu)，原因之一就是當(dāng)時的編譯技術(shù)不發(fā)達。但是，CISC存在諸多缺點：（1）各種指

令的使用率相差懸殊，多數(shù)的復(fù)雜指令只在很少的時候被用到。（2）復(fù)雜的指令帶來了

結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得設(shè)計成本大幅提高且更容易出現(xiàn)設(shè)計失誤。（3）由于難以把

CISC的所有硬件集合在單一芯片上，限制了單片計算機的發(fā)展。

RISC針對

CISC的這些弊端，RISC應(yīng)運而生，其指令系統(tǒng)只包含使用頻率很高的少量指令，

并提供一些必要的指令以支持操作系統(tǒng)和高級語言，以

ARM、MIPS、SPARC、OpenPower為代表。這種架構(gòu)可以降低

CPU的復(fù)雜性并且在同樣的工藝水平下看可以生產(chǎn)

出功能更強大的

CPU，但對于編譯器的設(shè)計有更高的要求。1.1.2.

RISC-V的誕生及發(fā)展RISC-V指令集是基于精簡指令集計算(RISC)原理建立的開放指令集架構(gòu)(ISA)，該項目在

2010

年始于加州大學(xué)伯克利分校。當(dāng)時，創(chuàng)始者

KrsteAsanovic教授需要使用一個微處理

器指令集，然而

Intel的

X86

架構(gòu)指令集存在專利問題，ARM架構(gòu)指令集的授權(quán)又十分昂貴。

在此背景之下，該研究團隊決定從零開始設(shè)計一套全新的指令集，

RISC-V就此誕生。這里

的“V”包含兩層意思，一是這是伯克利從

RISCI開始設(shè)計的第五代指令集架構(gòu)，二是它代

表了變化(variation)和向量(vectors)。在此之前，伯克利研究團隊已研制了四代精簡指令處

理器芯片，第一代處理器

RISCI是于

1980

年在伯克利

DavePatterson教授主導(dǎo)的

BerkeleyRISC項目中設(shè)計而成，也是

RISC名稱的由來。獲巨頭產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟支持，RISC-V產(chǎn)業(yè)生態(tài)正進入快速發(fā)展期。2015

年，RISC-V基金會成立，

旨在聚合全球創(chuàng)新力量共同構(gòu)建開放、合作的軟硬件社區(qū)，打造

RISC-V生態(tài)系統(tǒng)，推動

RISC-V指令集被更大范圍的采用以及未來指令集體系結(jié)構(gòu)的進一步演進。自

2015

年成立至

今，RISC-V基金會已擁有超過

327

家成員，成員中涵蓋了半導(dǎo)體設(shè)計制造公司、系統(tǒng)集成

商、設(shè)備制造商、軍工企業(yè)、科研機構(gòu)、高校等各類組織。其中，白金會員包括谷歌、微芯

科技、美光、、、、三星、等全球知名科技、半導(dǎo)體企業(yè)，金、

銀和審計員隊列中亦有、英飛凌、、聯(lián)發(fā)科等一眾知名半導(dǎo)體企業(yè)。如今，

RISC-V已獲得多家半導(dǎo)體巨頭的支持，擁有大量開源實現(xiàn)和流片案例，覆蓋從高性能計算

到嵌入式等多種應(yīng)用領(lǐng)域。并且，除了企業(yè)、機構(gòu)等單位之外，多個國家亦對

RISC-V做出

了戰(zhàn)略規(guī)劃與部署。1.2.

RISC-V特點——優(yōu)勢顯著，構(gòu)建完整生態(tài)，未來大有可為1.2.1.

開源、輕量化、模塊化設(shè)計，RISC-V優(yōu)勢顯著1）開源——可實現(xiàn)安全、自主、可控X86

和

ARM架構(gòu)授權(quán)壁壘極高。目前，CPU的主流架構(gòu)都是

X86

和

ARM架構(gòu)，這兩個架

構(gòu)都非開源模式，且在授權(quán)上存在較高壁壘。從下圖可以看出，Intel僅將

X86

指令集授權(quán)給

AMD和

VIA兩家公司。相較于

X86，ARM指令集的授權(quán)相對寬松，但是授權(quán)費用非常昂貴。

根據(jù)法國芯片創(chuàng)業(yè)公司

Greenwave表示，如果需要使用

ARM架構(gòu)，需要支付

1500

萬美元

的授權(quán)費，且授權(quán)到期后是否繼續(xù)授權(quán)和授權(quán)費用都需要重新談判。隨著國際貿(mào)易摩擦的加劇，自主可控的重要性不斷凸顯，RISC-V開源免費，優(yōu)勢顯著。目

前主流的兩大指令集中，X86

被

Intel和

AMD兩家美國公司壟斷；ARM雖源于英國，但被

較多技術(shù)先進的美國公司使用，且后續(xù)存在被美國公司收購的可能。如果未來國際貿(mào)易摩擦

加劇，這些指令集的授權(quán)都將受到不同程度的限制。不同于

X86

和

ARM，RISC-V指令集是

完全開源的，且無需付費，因此我國的商業(yè)公司和學(xué)術(shù)機構(gòu)都可以免費開發(fā)兼容

RISC-V指

令集的處理器，大大減少了授權(quán)風(fēng)險，有助于我國實現(xiàn)自主可控。2）輕量化——簡單可靠，適配于低功耗、小體積硬件，適合于輕終端X86

和

ARM架構(gòu)復(fù)雜且冗長。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)代的

x86

與

ARM的架構(gòu)文檔長達數(shù)

千頁，且版本眾多，主要原因是其發(fā)展的過程也是現(xiàn)代處理器架構(gòu)技術(shù)不斷成熟的過程。同

時，作為商用的架構(gòu)需要保持向后和向前的兼容性，因此

X86

和

ARM保留了許多過時的定

義，或是在定義新的部分時為了適應(yīng)已存在的部分不得不將設(shè)計復(fù)雜化，久而久之架構(gòu)篇幅

就變得極為冗長。IC設(shè)計試錯成本極高，簡潔的方案可有效降低錯誤發(fā)生。IC設(shè)計的最終產(chǎn)出是芯片，而芯

片的設(shè)計和制造周期較長，因此升級和修改難度較大。此外，芯片的制造成本高昂，從幾十

萬美金到百千萬美金不等。這些特性決定了

IC設(shè)計的試錯成本極高，因此能夠有效降低錯

誤的發(fā)生至關(guān)重要。隨著芯片設(shè)計規(guī)模越來越大，復(fù)雜度越來越高，簡潔的設(shè)計往往更加安

全可靠，且足以應(yīng)付大多數(shù)場景，復(fù)雜的設(shè)計用在最為關(guān)鍵的場景即可。RISC-V輕量化的設(shè)計理念適配功耗低、體積小的硬件，適合于輕終端。相比起

X86

和

ARM這類成熟的架構(gòu)，RISC-V架構(gòu)具備后發(fā)優(yōu)勢。一方面計算機架構(gòu)經(jīng)過多年時間已較為成熟，

且發(fā)展過程中所暴露的問題已被研究透徹，因此

RISC-V架構(gòu)能夠加以規(guī)避。同時，由于推

出時間晚，其沒有向后兼容的歷史包袱。從架構(gòu)篇幅來看，目前“RISC-V架構(gòu)文檔”分為

“指令集文檔”和“特權(quán)架構(gòu)文檔”，前者篇幅為

145

頁，后者篇幅僅為

91

頁。相比起數(shù)千

頁篇幅的

X86

和

ARM架構(gòu)的文檔，RISC-V極其短小精悍。從指令數(shù)目來看，RISC-V的基

本指令子集僅

40

余條指令，加上其他常用模塊子集指令總指令數(shù)通常也不超過

100

條。輕

量化的設(shè)計適配于低功耗、小體積的硬件，極其適合應(yīng)用于輕終端。并且，為了進一步減少

面積和功耗，RISC-V架構(gòu)還提供一種“嵌入式”架構(gòu)，主要用于追求極低面積與功耗的深

嵌入式場景。3）模塊化設(shè)計——通過一套統(tǒng)一的架構(gòu)來滿足各種不同的應(yīng)用場景除了短小精悍，RISC-V架構(gòu)指令集還采用了模塊化的設(shè)計。如下表所示，RISC-V每一個模

塊使用一個英文字母來表示。其中，子母“I”表示基本整數(shù)指令子集，也是

RISC-V架構(gòu)中

唯一強制要求實現(xiàn)的指令集。除此之外，其他指令子集均為可選模塊，具有代表性的模塊包

括“M/A/F/D/C”。得益于模塊化設(shè)計，RISC-V架構(gòu)能夠使得用戶靈活選擇不同的模塊組合，從而通過一套統(tǒng)

一的架構(gòu)滿足各種不同的應(yīng)用。RISC-V架構(gòu)的不同部分能夠以模塊化的方式組織在一起，

以滿足不同的應(yīng)用場景。例如，追求小面積低功耗的嵌入式場景可以選擇使用

RV32EC架構(gòu)，

而大型的

64

位架構(gòu)則可以選擇

RV64G。這種模塊化設(shè)計是

X86

和

ARM架構(gòu)所不具備的，

以

ARM的架構(gòu)為例，ARM的架構(gòu)分為

A、R和

M三個系列，彼此之間并不兼容。1.2.2.

依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，構(gòu)建完善生態(tài)RISC-V的一系列特征也決定了其擁有一些缺點：1）開源帶來碎片化風(fēng)險開源雖然能夠帶來一系列優(yōu)勢，但隨之而來的問題是主導(dǎo)者的缺乏。由于

RISC-V允許用戶

任意添加新的指令，照此趨勢發(fā)展下去可能將會導(dǎo)致破碎化風(fēng)險，即未來雖然各芯片廠商開

發(fā)出的

RISC-V架構(gòu)處理器都屬于

RISC-V體系，但在實際應(yīng)用搭配時卻不能夠適配同樣版

本的軟件。2）生態(tài)處于初期階段，尚未成熟盡管目前我國已有一大批企業(yè)構(gòu)建了基于

RISC-V架構(gòu)的開源芯片的關(guān)鍵技術(shù)，但國內(nèi)

RISC-V的產(chǎn)業(yè)生態(tài)仍然不夠完整，且產(chǎn)業(yè)鏈主要是外圍配件等中低端產(chǎn)品，而在高端主控和高性能服務(wù)器

CPU相關(guān)方面還沒有廣泛應(yīng)用的成品。未來的發(fā)展需依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，構(gòu)建

更為完善的生態(tài)系統(tǒng)。結(jié)論：依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，構(gòu)建完善生態(tài)，RISC-V大有可為。RISC-V指令集完全開源，且使用

的是

BSDLicense開源協(xié)議，不僅無需付費，同時允許使用者修改和重新發(fā)布開源代碼，并

基于開源代碼開發(fā)商業(yè)軟件發(fā)布和銷售。因此，商業(yè)公司具有很強的動力去推動

RISC-V生

態(tài)的建立和發(fā)展。未來，依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，RISC-V有望構(gòu)建完善的生態(tài)系統(tǒng)。硬件生態(tài)方面，

將會有越來越多基于

RISC-V架構(gòu)的實現(xiàn)案例。軟件生態(tài)方面，諸如調(diào)試工具鏈、中斷控制

器、JVM、LLVM、Python等開發(fā)者常用的軟件工具也都在不斷完善之中。一旦未來產(chǎn)業(yè)生

態(tài)構(gòu)建完善，RISC-V將大有可為。1.3.

RISC-V在中國——是

RISC-V指令集陣營的中堅力量RISC-V已獲得眾多國家支持，而中國則是

RISC-V指令集陣營的中堅力量。目前，中國企

業(yè)以及小米生態(tài)鏈公司是

RISC-V基金會

19

個白金會員之一，華為、全

志科技、君正、樂鑫、芯來科技等企業(yè)和機構(gòu)亦在

RISC-V基金會的金、銀和審計員隊列中。

除了中國的眾多企業(yè)、高校和機構(gòu)加入

RISC-V基金會之外，中國本土還建立起兩大

RISC-V聯(lián)盟。2018

年

9

月，中國

RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CRVIC）正式成立，該聯(lián)盟由、芯

來科技、上海賽昉科技、杭州中天微、、、紫光展銳、晶晨半導(dǎo)體、華大

半導(dǎo)體、上海集成電路行業(yè)協(xié)會等單位共同發(fā)起，其中芯原股份有限公司擔(dān)任聯(lián)盟首任理事

長單位。2018

年

11

月，中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟（CRVA）在烏鎮(zhèn)世界互聯(lián)網(wǎng)大

會正式成立，成員包括北京大學(xué)、清華大學(xué)、華為、、紫光展銳、騰訊、華米科技、全

志科技、蘇州國芯等系列高校、互聯(lián)網(wǎng)巨頭及半導(dǎo)體企業(yè)。近兩年，國內(nèi)廠商相繼發(fā)布多款基于

RISC-V指令集的芯片產(chǎn)品，包括、、

紫光展銳、、芯來科技等。兩大

RISC-V聯(lián)盟的成立以及多款芯片產(chǎn)品的推出，加

速推動了中國

RISC-V產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。雖然

RISC-V生態(tài)尚不完善，但一方面基于

RISC-V指

令集免費、精簡、模塊化、可擴展等優(yōu)點，另一方面受當(dāng)前充滿不確定性的復(fù)雜國際環(huán)境影

響，RISC-V指令集越來越受到中國芯片廠商的重視。與全球同時起跑，有望突破限制，實現(xiàn)自主可控。X86

和

ARM已經(jīng)發(fā)展成熟，且行業(yè)格局已經(jīng)形成。RISC-V作為一個較新的指令集，使得我國有了和全球一起起跑的機遇。近幾年，

國內(nèi)廠商已相繼發(fā)布多款基于

RISC-V指令集的芯片產(chǎn)品。同時，其免費、開源的特點有利

于我國突破西方限制，實現(xiàn)自主可控。2.

5G為萬物賦能，IoT市場空間廣闊2.1.

5G物聯(lián)網(wǎng)屬性強，為萬物互聯(lián)賦能自

20

世紀

80

年代始，全球移動通信技術(shù)以平均每

10

年為周期出現(xiàn)革命性的迭代升級，5G即為第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)。2G~4G技術(shù)帶來了傳輸速率的大幅提升，主要解決的是帶寬和

流量的問題，5G則是由線到面整個綜合性能的革命性升級。5G以一種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，不

僅可以提供峰值

10Gbps以上的傳輸速率、更大的連接密度（每平方公里可連接

100

萬個終

端）外，還可以提供毫秒級的端到端超低延時和更高的網(wǎng)絡(luò)可靠性（＞99.99%）。5G網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)屬性強，為萬物互聯(lián)賦能。5G綜合性能的極大提升實際上是為了服務(wù)于其三

大應(yīng)用場景，而三大應(yīng)用場景的物聯(lián)網(wǎng)屬性極強。5G應(yīng)用場景被

ITU劃分為

eMBB（增強

移動寬帶）、uRLLC（超高可靠低延時通信）和

mMTC（海量機器類通信）三類，分別從高

速傳輸、高可靠性和低延時、海量連接三個維度為物聯(lián)網(wǎng)提供支撐。因此，5G除了解決人

與人之間的互聯(lián)，還將解決人與物、物與物的互聯(lián)，實現(xiàn)真正意義上的萬物互聯(lián)，覆蓋

VR/AR、

智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等一系列垂直行業(yè)應(yīng)用。2.2.

IoT，下一個廣闊天地終端連接超百億，成就萬億市場規(guī)模。根據(jù)

GSMA數(shù)據(jù)，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量呈高速增長

態(tài)勢，從

2010

年的

20

億個上升至

2018

年的

91

億個，CAGR為

20.85%，同比

2017

年增

長

21.33%，隨著萬物互聯(lián)成全球重要發(fā)展方向，預(yù)計到

2025

年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達

到

251

億個。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018

年中國物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備數(shù)量達到

23

億個，預(yù)

計到

2022

年將上升至

70

億個。終端連接數(shù)的不斷增長也帶來了巨大的市場規(guī)模，據(jù)華為

2015

全球聯(lián)接指數(shù)報告，到

2025

年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到

2

萬億美元。工信部預(yù)計

2019-2021

年，中國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模仍將保持

20%以上的增速，到

2021

年市場規(guī)模將達到

2.63

萬億元。萬物互聯(lián)，下游應(yīng)用百花齊放。根據(jù)中國信通院《物聯(lián)網(wǎng)白皮書》，當(dāng)前全球物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主

要分為三大主線：面向需求側(cè)的消費性物聯(lián)網(wǎng)、面向供給側(cè)的生產(chǎn)性物聯(lián)網(wǎng)以及與智慧城市

發(fā)展相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)，各個主線均具有廣闊的發(fā)展前景。2.2.1.

消費性物聯(lián)網(wǎng)消費性物聯(lián)網(wǎng)，即物聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)相融合的移動物聯(lián)網(wǎng)，涉及可穿戴設(shè)備、智能硬件、

、車聯(lián)網(wǎng)、健康養(yǎng)老等規(guī)?；南M類應(yīng)用。

車聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通系統(tǒng)領(lǐng)域的典型應(yīng)用。根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的定義，

車聯(lián)網(wǎng)是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標準，

在

V2X（X泛指車、路、行人及互聯(lián)網(wǎng)等）之間，進行無線通訊和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

車聯(lián)網(wǎng)的大范圍運用能夠?qū)崿F(xiàn)智能化交通管理、智能動態(tài)信息服務(wù)和車輛智能化控制。根據(jù)

華為研究，5G+C-V2X車聯(lián)網(wǎng)主要分為三個層次，分別為車載信息娛樂網(wǎng)，數(shù)字化、智能化

的交通基礎(chǔ)設(shè)施以及車路協(xié)同通信網(wǎng)。隨著高速率、低時延、高可靠的

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)加快、C-V2X標準持續(xù)推進、車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化進

程持續(xù)增強，5G+C-V2X車聯(lián)網(wǎng)有望釋放巨大市場增量。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，預(yù)計2019

年全球車聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到920億美元，在2022年增長到1629

億美元，GAGR達到21.0%。

而中國車聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模不僅在全球市場占比提升，同時發(fā)展速度也快于全球整體水平，預(yù)計

在

2019

年達到

239

億美元，到

2022

年將增長至

530

億美元，占全球份額從

26.0%提升到

32.5%，三年

CAGR達到

30.4%。

可穿戴設(shè)備作為互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)深度融合的重要體現(xiàn)，智能可穿戴設(shè)備產(chǎn)品形式多樣，主要分為網(wǎng)絡(luò)延

伸類、獨立應(yīng)用類、醫(yī)療健康類以及控制娛樂類四大類產(chǎn)品。隨著居民收入水平的提高，人

們對便攜、智能的可穿戴設(shè)備的需求不斷增加。谷歌的智能眼鏡，蘋果的智能手表

AppleWatch、AirPods以及小米智能手環(huán)等產(chǎn)品的推出，共同推動了可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立

與終端市場消費習(xí)慣的形成。近年來，伴隨著藍牙

5.0

為代表的無線技術(shù)的快速發(fā)展、WTS耳機的智能降噪技術(shù)的進步、低功耗技術(shù)不斷突破等，可穿戴設(shè)備的下游需求將持續(xù)增強。根據(jù)

IDC數(shù)據(jù)，受益于智能手表、智能手環(huán)、持續(xù)血糖監(jiān)測系統(tǒng)、助聽器、耳機等產(chǎn)品形態(tài)

和

AR、VR和

MR等新技術(shù)的助力，2019

年全球可穿戴設(shè)備出貨量達到

3.37

億部，到

2023

年預(yù)計將增至

4.82

億部。2019

年中國可穿戴設(shè)備出貨量達到

9924

萬部，到

2023

年預(yù)計將

增至

1.18

億部。隨著可穿戴設(shè)備更多接入

IoT生態(tài)平臺，將逐步向數(shù)字醫(yī)療、智慧家庭、定

位服務(wù)等方面延伸，未來市場空間廣闊。

一般指以住宅為單位，將綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、音頻技術(shù)

等運用到家庭生活中，集家庭安防系統(tǒng)、家電自控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)于一體，

組建出的高效的住宅設(shè)施系統(tǒng)和家庭日程事務(wù)管理系統(tǒng)。智能家居作為拉動居民日常消費需

求的重要領(lǐng)域，如今頻繁地出現(xiàn)于相關(guān)政策中。同時，以美的、海爾為代表的大型家電企業(yè)，

以

BAT為代表的大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，以及以小米為代表的手機廠商均爭相布局智能家居市場

行業(yè)巨頭爭相布局，推動相關(guān)產(chǎn)品的優(yōu)化與迭代。此外，5G、人工智能、云計算等技術(shù)的發(fā)

展也將推動智能家居市場持續(xù)擴大。根據(jù)

StrategyAnalytics數(shù)據(jù)，到

2019

年，消費者在相關(guān)硬件、服務(wù)和安裝費用上

的支出將達到

1030

億美元，并將以

11%的復(fù)合年均增長率于

2023

年增長至

1570

億美元。

2019

年，中國智能家居市場規(guī)模為

1530

億元，預(yù)計在

2020

年將增至

1820

億元。2.2.2.

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系分為五個層級，包括設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、軟件層和應(yīng)用層，同時安全

體系貫穿在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)五個層級之間。當(dāng)前，我國制造業(yè)的人力成本優(yōu)勢逐漸喪失，制造業(yè)面臨被動升級，工業(yè)場景中較低的數(shù)字

化與聯(lián)網(wǎng)率水平，已成為制約我國產(chǎn)業(yè)升級的重要因素。因此，突破企業(yè)數(shù)字化發(fā)展瓶頸，

大力推動以

5G為支撐的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展是我國的必由之路。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模落地，將推動形成全新的制造業(yè)經(jīng)濟發(fā)展范式。從短期效益來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將極大地降低生產(chǎn)、運

營成本，提升公司資本效率。同時，依托集聚共享的資源平臺，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有助于打破“信

息孤島”，實現(xiàn)上下游商業(yè)伙伴的互聯(lián)互通。從長期效益來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將構(gòu)建新的商業(yè)

模式，按產(chǎn)出付費、按需定產(chǎn)，改變原有與用戶的連接方式，創(chuàng)造萬物基于平臺的市場。最

終，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將構(gòu)建供需自治的經(jīng)濟，產(chǎn)品持續(xù)需求感知，設(shè)備從端到端的全自動化，實

現(xiàn)商品流程中資源利用最優(yōu)化，污染、排放最小化。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2018

年全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模為

8059.1

億美元，較

2017

年

增長

5.51%，預(yù)計

2019

年全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模約為

8465.57

億美元。同時，根據(jù)中商

產(chǎn)業(yè)研究院的報告數(shù)據(jù)，2019

年中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模

6060

億元，同比增長

13.95%，

預(yù)計到

2020

年中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到

6929

億元。2.2.3.

智慧城市根據(jù)《2016-2045

年新興科技趨勢報告》數(shù)據(jù)，在

2045

年，全球

65%-70%的人口會居住

在城市，全球人口超過

1000

萬的超級城市會在

2030

年增加至

41

座，必將導(dǎo)致城際交通、

電力能源、污水處理、公共安全等城市基礎(chǔ)設(shè)施承壓，智慧城市已經(jīng)成為城市高水平發(fā)展的

必然趨勢。根據(jù)華為觀點，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智慧城市已發(fā)展成為以“物聯(lián)網(wǎng)為城市

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能為城市大腦”的

3.0

新時代，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將廣泛應(yīng)用于智慧能源、智慧

水務(wù)、智慧交通、智慧環(huán)保、智慧安防、智慧照明、智慧井蓋等場景，在城市的信息采集、精細化管理、節(jié)能減排、生態(tài)保護、公共服務(wù)等方面發(fā)揮重要作用。根據(jù)

IDC數(shù)據(jù)，至

2020

年，預(yù)計全球智慧城市相關(guān)投資總額將達到

1144

億美元，同比增

長

11.1%，受疫情影響略低于

2019

年

12

月發(fā)布的

18.9%增長預(yù)測。同時，IDC預(yù)計全球智

慧城市支出增速將在

2021

年開始逐漸提高，并在

2020-2024

年的預(yù)測期間內(nèi)實現(xiàn)

14.6%的

復(fù)合年增長率，而中國智慧城市支出規(guī)模在

2020

年將達到

250

億美元，并可能在

2024

超

過

450

億美元。3.

IoT時代，RISC-V有望大展拳腳3.1.

PC與服務(wù)器市場，X86

占據(jù)主流X86

在傳統(tǒng)

PC與服務(wù)器領(lǐng)域占據(jù)主流地位，RISC-V在短期內(nèi)難以撼動。X86

作為

CISC指令集，指令系統(tǒng)較為豐富，因此基于

X86

設(shè)計的微處理器雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但擅長處理難度較

大的特殊任務(wù)。此外，由于

X86

系統(tǒng)已推出近

30

年，由

Intel及微軟構(gòu)建的

Wintel聯(lián)盟生

態(tài)已經(jīng)近乎完善，相關(guān)的應(yīng)用、配套軟件、軟件開發(fā)工具等具有極高的兼容性，使

X86

形成

了難以被輕易超越的優(yōu)勢。新進入者

ARM架構(gòu)的綜合性能與相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)不斷完善，有望逐步拓展服務(wù)器市場。ARM當(dāng)前的處理器產(chǎn)品中Cortex為主流系列，其中Cortex-A系列處理器適用于具有高計算要求、

運行豐富操作系統(tǒng)以及提供交互媒體和圖形體驗的應(yīng)用領(lǐng)域。早在數(shù)年前，ARM就希望在

服務(wù)器市場有所作為，但幾乎無合作廠商實現(xiàn)重大突破，其中

AppliedMicro被

Macom收購

拆分，、、三星和博通都終止了相關(guān)業(yè)務(wù)。2019

年，ARM在此嘗試攻占服務(wù)器

市場。隨后，華為發(fā)布首款基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器芯片——鯤鵬920，

AWS、Marvell、

Ampere等也陸續(xù)推出了基于

ARM架構(gòu)設(shè)計出的服務(wù)器芯片產(chǎn)品。經(jīng)過近些年的發(fā)展，ARM架構(gòu)的綜合能力逐步接近高端數(shù)據(jù)中心的性能要求，其生態(tài)系統(tǒng)也一定程度上完善成熟，相

關(guān)的操作系統(tǒng)、中間件、應(yīng)用軟件等都可以基于

ARM運行。據(jù)

HyperionResearch預(yù)計，

在未來五年中，ARM處理器收入的復(fù)合年增長率將達到

64.7%。同時，PC端市場，ARM也在嘗試破局。谷歌旗下的

chromebook筆記本大多采用

ARM架構(gòu)處理器，微軟在近些年

相繼發(fā)布

Surface家族

ARM版系列，并于去年宣布

Canary通道已經(jīng)放出面向

ARM平臺的

Edge瀏覽器版本，蘋果則宣布其首款基于

ARM架構(gòu)的

Mac預(yù)計將于

2021

年面世。隨著

Windows及蘋果系統(tǒng)對基于

ARM架構(gòu)的生態(tài)的構(gòu)建，ARM有望在

PC端占據(jù)一定的市場地

位。在

PC與服務(wù)器領(lǐng)域，X86

與

ARM兩大陣營的生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，RISC-V市場機會小?；?/p>

Wintel的聯(lián)盟生態(tài)已基本完善，而

ARM架構(gòu)的生態(tài)系統(tǒng)也在快速建立中。若

RISC-V挑

戰(zhàn)

X86

的主流地位，不得不投入巨大的資金與較長的研發(fā)時間建立與自身匹配的全新生態(tài)系

統(tǒng)，這對于因

RISC-V開發(fā)門檻較低而進入市場的體量較小的企業(yè)，無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)。3.2.

移動手機市場，ARM近乎壟斷ARM在移動手機市場的地位不可撼動，RISC-V挑戰(zhàn)難度大。ARM架構(gòu)之所以能夠在移動

手機端占據(jù)優(yōu)勢，主要由于以下幾個原因：（1）ARM架構(gòu)在滿足嵌入式或移動端數(shù)據(jù)處理

要求的同時，相比

X86

能耗與熱量更低，更適用于依靠電池提供電力的應(yīng)用終端。（2）不同

于

Intel只出售最終的處理器產(chǎn)品，ARM通過

IP授權(quán)方式獲取收入。ARM只做底層

ISA的

設(shè)計，包括指令集架構(gòu)、微處理器、圖形核心、互連架構(gòu)等，而被授權(quán)方可以根據(jù)自身所需

功能，要求

ARM提供合適的開發(fā)工具，在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化擴展。這使得蘋果、三星、高

通、聯(lián)發(fā)科等一線品牌廠商有足夠大的空間去按照移動端的性能及特點來設(shè)計芯片，建立自

身的產(chǎn)品線。（3）ARM的授權(quán)收費方式為一次性技術(shù)授權(quán)費用加上較低的版稅提成費用，

各廠商支付的費用受實際出貨量影響較小。而

Intel在

PC端市場中長久以來依據(jù)產(chǎn)品銷量收

取高額的專利費用，使各廠商的利潤空間被嚴重擠壓，從而在移動手機端的競爭中輸給了

ARM。（4）只有

ARM架構(gòu)能夠完全支持移動手機端

Android及

iOS兩大主導(dǎo)系統(tǒng)。基于

以上原因，ARM架構(gòu)形成了極高的壁壘，幾乎壟斷整個移動端芯片市場，市場份額超過

90%，因此，在移動手機市場，RISC-V想要挑戰(zhàn)

ARM難度大。3.3.

IoT市場，RISC-V迎來機遇5G標志著萬物互聯(lián)時代的開啟，在物聯(lián)網(wǎng)時代，場景需求碎片化、差異化，低成本、定制

化的

RISC-V架構(gòu)在物聯(lián)網(wǎng)時代優(yōu)勢盡顯。1）成本低碎片化是物聯(lián)網(wǎng)天性，因此在

IoT應(yīng)用領(lǐng)域，成本重于一切。物聯(lián)網(wǎng)市場潛力巨大，但萬物

互聯(lián)意味著應(yīng)用場景的多樣化與碎片化，從而導(dǎo)致每一款芯片的應(yīng)用場景也就相對有限，芯

片的批量生產(chǎn)被嚴重碎片化。這就使得芯片定制的成本成為影響其可行性與普及度的重要因

素。物聯(lián)網(wǎng)的嚴重碎片化導(dǎo)致了極高的成本敏感性，包括芯片流片的成本敏感以及應(yīng)用市場

的成本敏感。ARM架構(gòu)雖然可以為客戶提供更易上手的開發(fā)工具，但客戶需要繳納較高的

IP授權(quán)費，而

RISC-V作為開源軟件，對研發(fā)者完全免費開放，極大地降低了芯片的流片成本。同時，RISC-V的輕量化架構(gòu)有利于芯片廠商設(shè)計出架構(gòu)簡潔、成本較低的產(chǎn)品，可以有效減少芯片的應(yīng)用

成本。因此，RISC-V開源開放的特性和其輕量化的架構(gòu)可以幫助研發(fā)人員從授權(quán)、功耗等

多個角度降低芯片的研發(fā)成本和應(yīng)用成本，很好地契合了物聯(lián)網(wǎng)的碎片化特性。3）可定制化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)