Les auteurs tiennent à remercier les personnes suivantes pour leur contribution à ce chapitre : Roger Chung, Dan Hamling, Brandon Kulik, et Chris Richard.
Image de couverture par : Jaime Austin
Article
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01 décembre 2021
RISC-y business : la norme de puce ouverte RISC-V pourrait-elle s'imposer face aux opérateurs historiques dominants ?
RISC-V (prononcé "risk five"), une architecture de jeu d'instructions à code source ouvert pour la conception de puces, crée des vagues qui pourraient devenir la vague de l'avenir. Deloitte Global prévoit que le marché des cœurs de traitement RISC-V doublera en 2022 par rapport à ce qu'il était en 2021 - et qu'il doublera encore en 2023, car le marché adressable desservi disponible pour les cœurs de traitement RISC-V continue de s'étendre. Les revenus augmenteront plus lentement, comme on peut s'y attendre pour une solution à code source ouvert.1 Néanmoins, les revenus du RISC-V atteindront probablement près de 800 millions de dollars US en 2023, contre moins de 400 millions de dollars US en 2021, et devraient approcher le milliard de dollars US en 2024.2
RISC-V progresse - et fait face à des vents contraires
Traditionnellement, les cœurs de traitement - dont les plus connus sont les unités centrales de traitement (CPU) que l'on trouve dans les ordinateurs, les centres de données et les téléphones - ont été fermés et propriétaires. Les architectures de jeu d'instructions (ISA) propriétaires d'Intel et d'Arm ont constitué la quasi-totalité des CPU déployés dans le monde ces dernières années. La nature open-source du RISC-V offre plusieurs avantages par rapport aux ISA propriétaires. Tout d'abord, il est gratuit. Cela peut faire économiser aux entreprises des millions de dollars en frais de licence, ce qui est particulièrement important pour les entreprises en phase de démarrage. Deuxièmement, il est libre de toute sanction : Étant un logiciel libre, RISC-V n'est pas non plus affecté par les restrictions à l'exportation. Cela le rend attrayant pour les entreprises, notamment en Chine, qui ont été affectées ou craignent d'être affectées par ces restrictions.
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faciles à modifier que les ISA traditionnels, ce qui permet une plus grande flexibilité. Elles sont également compatibles avec un large éventail d'applications. Même si quelques sceptiques continuent d'affirmer que le RISC-V pourrait être confronté à des difficultés dans les écosystèmes, les entreprises exploitent les cœurs RISC-V pour tous les capteurs d'images d'intelligence artificielle (IA), la gestion de la sécurité, l'informatique IA et les systèmes de contrôle des machines pour la 5G. D'autres entreprises prévoient de l'utiliser pour différentes applications de stockage, de graphisme et d'apprentissage automatique. Même la division des services de fonderie d'Intel s'est associée à l'acteur RISC-V SiFive.3
Pour être clair, la technologie est encore relativement nouvelle, et le RISC-V ne convient pas encore à tous les marchés ou clients. La technologie présente à la fois des inconvénients et des avantages : Elle est relativement nouvelle, n'a remporté que peu de victoires importantes en matière de conception, ne possède pas certaines des caractéristiques des ISA Arm ou x86 et ne bénéficie pas du même niveau de support pour les concepteurs. En outre, la fabrication d'une puce RISC-V dans une fonderie n'est pas matériellement plus facile, plus rapide ou différente de la fabrication d'une puce traditionnelle à base d'ISA fermé : La technologie de fabrication est la même. Même en 2025, les ventes de puces d'Intel (en particulier sa puce x86) et d'Arm seront probablement beaucoup plus importantes que celles du petit dernier.
Alors, qui s'intéresse au RISC-V ? La réponse diffère selon la partie prenante :
La Chine s'en soucie. À la suite des récentes sanctions américaines, les fabricants chinois ont perdu ou craignent de perdre l'accès aux ISA x86 ou Arm. Même si les politiques commerciales changent, les entreprises chinoises restent conscientes que, à tout moment, le "tapis ISA" peut se dérober sous leurs pieds. Le passage au RISC-V pourrait leur permettre de contourner cette éventualité et aider la Chine à atteindre ses objectifs ambitieux de réduction de la dépendance à l'égard des importations de puces. Depuis des années, le pays tente de devenir plus autonome dans la fabrication de puces, même si cela n'a pas été sans difficultés.4 Environ un tiers des membres de l'organisation RISC-V sont chinois et plusieurs grandes entreprises chinoises ont déjà annoncé des puces RISC-V.
Les startups sont concernées. Au cours des trois années comprises entre 2020 et 2022, les investisseurs en capital-risque investiront environ 22 milliards de dollars dans des startups de toutes sortes. Pour mettre cela en perspective, c'est plus que les 21 milliards de dollars américains qu'ils ont investis au cours des 11 années entre 2005 et 2016.5 Tout cet argent signifie que davantage de puces seront fabriquées, mais les startups doivent généralement les fabriquer en respectant un budget. Des frais de licence d'un million de dollars n'ont peut-être pas d'importance pour l'un des plus grands fabricants de smartphones au monde, mais ils en ont pour une startup qui a relativement peu de liquidités et un taux d'absorption mensuel. Il n'est pas surprenant que, selon une étude réalisée en 2020, plus de 23 % des nouvelles puces ASIC (circuit intégré spécifique à une application) et FPGA (field-programmable gate array) des startups incorporent au moins un processeur RISC-V.6
Puces d'IA. Un certain nombre de nouvelles conceptions de puces d'IA semblent utiliser le RISC-V. Il est intéressant de noter que l'on s'attendait à ce que cette technologie ne soit pas utilisée dans les centres de données à court terme, mais certains pensent que les puces d'IA pourraient permettre au RISC-V de pénétrer plus tôt que prévu sur le marché des centres de données.7
Les marchés de l'automobile et de l'IdO se soucient. Le marché adressable desservi (SAM) pour le RISC-V dans l'automobile était de 4 millions de cœurs en 2020, et devrait passer à 150 millions de cœurs en 2022, et à 2,9 milliards de cœurs d'ici 2025.8 Pour soutenir ce potentiel, une société leader dans le domaine du RISC-V et un fabricant de puces automobile de premier plan ont annoncé un partenariat stratégique en 2021 visant plusieurs applications automobiles avec des solutions haut de gamme.9 Les puces dans les automobiles ont tendance à être moins puissantes que les CPU des ordinateurs personnels ou des centres de données, donc le succès dans les véhicules pourrait être de bon augure pour le RISC-V sur d'autres marchés de l'Internet des objets.
Les fabricants de puces pour PC s'en soucient moins, du moins pour l'instant. Il est peu probable que le marché des PC passe massivement au RISC-V à court terme. Bien qu'il existe une initiative chinoise visant à utiliser la technologie pour fabriquer des ordinateurs portables prenant en charge divers navigateurs open-source, l'objectif est de fabriquer 2 000 ordinateurs portables d'ici à la fin 202210, alors que le marché mondial annuel est d'environ 300 millions de PC en 2020. Il existe également une initiative russe, mais son objectif de vendre 60 000 systèmes d'ici 2025 est tout aussi modeste.11 Cela dit, l'opportunité SAM pour le RISC-V dans les ordinateurs portables est importante - un peu moins de 300 millions de cœurs de traitement en 2022.12
Les fonderies s'en soucient un peu. Bien que les ISA n'aient pas beaucoup d'importance pour ceux qui fabriquent réellement les puces, il est possible que le RISC-V, grâce à son coût plus faible et à sa plus grande flexibilité, conduise à une explosion de type cambrien des nouvelles conceptions de puces. Des centaines ou des milliers de nouvelles puces devront peut-être être fabriquées par les fonderies, en faibles volumes dans un premier temps, mais tout boom potentiel de nouvelles conceptions de puces serait un vent arrière pour les fabricants de semi-conducteurs.
La ligne de fond
Pour l'instant, les grands fabricants de puces traditionnels ont probablement peu de raisons de s'inquiéter du fait que le RISC-V grignote leur activité. Le coût de la licence d'un ISA d'Arm peut augmenter,13 mais il ne représente généralement "que" quelques millions de dollars au maximum. Et bien que le coût d'une licence pour le x86 d'Intel soit inconnu, en grande partie parce qu'Intel n'a historiquement pas accordé de licence pour ses puces, sauf à AMD et Via, il est probablement aussi dans les millions à un chiffre.14
Des millions de dollars, cela peut sembler beaucoup, mais dans le contexte d'une nouvelle conception de puce pour un smartphone populaire ou une autre application où les volumes de puces se mesurent en millions, il est peu probable que la réduction du coût de la licence ISA soit à elle seule une considération importante. La fabrication d'une puce entraîne des coûts multiples : conception, vérification, validation, logiciels, fabrication, obligation de recommencer si la première conception contient une erreur, etc. Au total, la fabrication d'une nouvelle puce à partir d'une conception relativement avant-gardiste coûtera probablement plus de 500 millions de dollars américains en 2022,15 et quelques millions de dollars de ce montant pour les droits de licence ne sont qu'une goutte d'eau dans l'océan.
À l'avenir, il sera intéressant de voir si le RISC-V s'imposera dans un secteur dominé par deux grands opérateurs historiques. Il est bon de rappeler qu'il y a eu près de 50 ISA différents au fil des ans16 ... et qu'Arm et Intel représentaient près de 100 % du marché en 2020. Quelques-uns, comme MIPS, ARC et Tensilica, occupent encore des créneaux, mais le reste des concurrents d'Arm et d'Intel ont tout simplement disparu. Ce n'est pas parce que leurs puces étaient mauvaises, ou coûteuses, ou ne fonctionnaient pas ; au contraire, il semble y avoir un impératif de l'industrie technologique vers la consolidation des ISA, comme c'est le cas dans d'autres espaces technologiques. Deux acteurs majeurs semblent probables pour la prochaine décennie ; pour ceux qui suivent RISC-V, l'espoir est qu'il y a de la place pour un troisième aussi.
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