（1）CISC的设计思路是用尽可能少的指令来完成任务，因此指令往往较为复杂，1条指令需要多个计算机时钟周期才能完成。代表架构为X86架构，在PC、笔电、服务器等市场占据垄断地位。随着算力需求持续提升，CISC功耗高、迭代难度大的缺点越发显著，因此在智能手机等21世纪新兴的领域均不具备竞争力。

（2）RISC的设计思路是尽量简化指令，使1条指令能够在1个计算机时钟周期内完成，通过多条指令组合的方式来完成任务。RISC架构下处理器的运行方式更加灵活，功耗更低且便于迭代。代表架构为ARM、MIPS、RISC-V、Power-PC、Alpha等架构，其中ARM架构生态已高度完善，占据简单指令集约9成的市场；特别是在智能手机等消费电子领域，市占率接近100%。RISC-V近年来发展迅速，而MIPS、Power-PC等其他架构已基本被淘汰。

2010年，加州大学伯克利分校David Patterson教授（2017年图灵奖得主）带领团队设计并推出RISC-V指令集，并于2013年1月成功流片。RISC-V隶属于开放的、非营利性质的RISC-V国际基金会（RISC-V International，运营主体在瑞 士），采用宽松的BSD开源协议，企业完全自由免费使用；同时也容许企业添加自有指令集拓展而不必开放共享，以实现差异化发展。RISC-V国际基金会自身只负责RISC-V指令集规范，既不做微架构设计，也不生产芯片。

表一：ARM与RISC-V商业模式对比

图四：RISC-V的架构高度模块化

ARM多重收费，芯片设计厂成本负担重：ARM采用的商业模式相对封闭。芯片设计厂商从ARM的“架构库”里挑选合适的IP核，需先向ARM支付一笔数十到数百万美元的许可费（Licensing Fee）才能得到授权，开始设计芯片；每次流片，都需向ARM支付一笔费用；芯片实现量产后，还要根据芯片的销售额缴纳1-2%的版税（Royalty）。此外，ARM还对部分客户征收合作费（Access Fee）或年费（Annual Fee），进一步加重了芯片设计厂商的负担。

表二：ARM部分架构的版税标准

图五：ARM平均每颗芯片的版税收入已连续4年提升（单位：美分）

图六：商业模式对比（左图：ARM；中图：改良版RISC-V；右图：基础版RISC-V）

表三：RISC-V的指南极为精简

图七：RISC-V基金会高级会员

短期来看，RISC-V内核有望率先在32位以上的MCU市场取得突破，预计2025年全球市场空间超过40亿美元，国内市场空间超过80亿元。MCU广泛应用于物联网、工业控制、汽车电子、消费电子等市场，全球市场规模超过200亿美元，国内市场规模超过300亿元。市场格局上，ARM内核在CPU IP核占据主要份额，海外巨头在芯片产品端基本垄断市场。MCU的市场特点与RISC-V的技术架构特点相契合，尤其在大量应用ARM IP核的32位以上MCU产品具有较强成本优势，存在替代机会。对于国内市场来说，叠加中国对半导体核心技术自主可控的强烈愿望，有望伴随着国内MCU产品的国产替代进程引领全球发展脚步。

中长期看，航天计算机、智能汽车、AI等领域将成为高端市场的突破口。在ARM多年的垄断和压迫下，RISC-V架构已经获得谷歌、高通、英特尔等巨头的关注和支持，目前安卓生态正在为RISC-V架构提供系统适配，RISC-V有望通过安卓生态进入消费电子市场，并替代部分ARM的份额。另一方面，行业龙头SiFive在智能驾驶、航天计算机领域实现突破，打开了高端处理器市场的大门。

2.1 MCU市场

2.1.1 MCU市场现状：

全球市场增速回暖，海外巨头地位稳固：根据IC Insights市场调研机构2022年最新的报告，2021年全球MCU的市场规模为202亿美元，同比增长27%，出货量为312亿颗，同比增长13%，平均销售单价0.65美元。

市场格局上，全球前5的供应商基本处于垄断地位，据统计，NXP、Microchip、Renesas、ST、Infineon五家公司合计占据约82.1%的市场份额，排名5-10名的德州仪器、Nuvoton、Rohm、三星和东芝则合计仅占据约11.4%的市场份额，前10名供应商合计占据约93.5%的市场份额。

表四：2021年MCU前5供应商统计

按照应用场景划分，通用嵌入式应用MCU（包括智能手机、计算机、工控及消费品）占比约46%、汽车MCU占比约40%、智能卡（信用卡、借记卡、身份证等）及其他占比约14%，其中汽车MCU预计将成为未来5年MCU市场的最大增长点，复合增速为7.7%。

国内市场稳定增长，国产替代空间较大：根据IHS的统计数据，2021年的市场规模为290.3亿元，同比增长约8%，预计2022年市场规模将达到320亿元。从市场格局上，中国企业的市占率较小，以兆易创新、中颖电子、乐鑫科技、国民技术等为代表，合计占比不足20%。

图八：2020-2026年中国MCU市场规模统计及预测

按照应用场景划分，2020年，国内MCU应用场景分类和市场份额占比分别为消费电子（智能手机、家电、可穿戴设备等）26%、计算器网络19%、汽车电子16%、智能卡15%、工业控制11%、其他13%。

ARM、Intel从指令集架构上占主要份额：按照指令集区分，MCU所用指令集大类包括Cisc和RISC，2020年的市场占比分别为24%和76%，具体到内核的种类，Cisc阵营中，Intel的8051内核占比22%，RISC阵营中，ARM Cortex-M0占比20%、ARM Cortex-M3占比14%、ARM Cortex-M4占比12%、ARM Cortex-M0+占比5%、ARM Cortex-M23占比1%、RISC-V占比1%、其他占比24%，ARM内核合计占比达到约52%。

根据券商对国内外MCU主要供应商的产品型号统计，8位MCU产品，国内厂商采用8051内核为主，国外厂商则以自研内核为主。ARM内核主要应用于32位MCU产品，在国内外厂商的产品型号中均占据主要份额。此外，例如兆易创新、乐鑫科技、欧凌创新等少部分国内公司推出了基于RISC-V内核的MCU产品。

图十：截至2022年2月国内外主要MCU厂商产品内核统计
（资料来源：公司官网，中泰证券，本翼资本整理）

2.1.2 RISC-V在MCU市场机会及空间：

若按照上文IHS对国内MCU市场2025年约400亿人民币的营收预测，按照32位MCU占比70%，RISC-V替代30%的市场份额进行计算，潜在市场空间可以达到约84亿元。

RISC-V开源免费的模式拥有巨大吸引力，而ARM的垄断地位和强硬的竞争策略已引发多方不满，因此谷歌、高通、英特尔等巨头也开始支持RISC-V进入64位及以上的高端市场，并积极参与构建生态。我们认为，RISC-V将以航天计算机等领域为起点，进入高端市场，长期来看有望在消费电子、数据中心、AI超算、智能驾驶等领域替代部分ARM和X86的市场份额。

海外巨头参与支持，以对抗ARM的行业垄断：指令集走向商业化，需要产业链各环节积极参与生态建设。目前RISC-V生态仍处于发展初期，配套的软件生态还不完善。近年来，ARM激进的竞争策略给RISC-V的发展带来了绝佳机会。ARM依托市场垄断地位，持续提升授权费的定价，与高通、谷歌等关键合作伙伴频繁产生摩擦，引发长期的诉讼战。2023年1月，谷歌宣布将致力于安卓系统全面适配RISC-V（64位）；面对ARM提出“2024年终止授权合同”的威胁，高通开始加紧研发RISC-V架构的芯片；2022年，英特尔加入RISC-V基金会，并寻求收购RISC-V领域的独角兽SiFive（目前已被拒绝）。以上国际巨头的支持，将有力推动RISC-V的生态建设进程。

（1）RISC-V基金会

2015年，RISC-V基金会成立，负责RISC-V指令集架构及其软硬件生态的标准化、保护和推广。最初的基金会董事由来自Bluespec、谷歌、Microsemi、英伟达、NXP、加州大学伯克利分校和西部数据的7名代表组成，创始成员36名。

发展至今，RISC-V基金会已经有大约3180名会员，在目前25家最高级别的Premier Menmbers会员中，中国厂商的数量达到14家，包括：阿里云、晶心科技（Andes）、北京开源芯片研究院、成为资本、海河实验室、华为、Imagination（已被中资收购）、ISCAS（中国科学院软件研究所）、RIOS实验室（隶属于清华-伯克利深圳研究院）、中兴、赛昉科技、希姆计算、展锐、腾讯。

（2）中国RISC-V产业联盟

2018年9月，中国RISC-V产业联盟在上海成立，由芯原股份、芯来科技、上海赛昉科技、杭州中天微、北京君正、兆易创新、致象尔微电子、乐鑫科技、时芯电子、紫光展锐、地平线、晶晨半导体、华大半导体、格易电子、上海高性能集成电路设计中心、上海集成电路行业协会、上海物联网行业协会等单位共同发起，芯原股份担任联盟理事长。

（3）中国开放指令生态（RISC-V）联盟

2018年11月，中国开放指令生态（RISC-V）联盟依托中科院计算所在浙江乌镇召开的世纪互联网大会上宣布成立，由理事长中科院计算所倪光南院士担任理事长，副理事长单位包括：阿里、百度、北京大学、长虹集团、华为、清华大学、腾讯、中科院微电子所、紫光展锐。

RISC-V CPU IP核是行业内研发热点，在64位以上高性能处理器核方向取得较大进展。跟踪多家国内外RISC-V相关公司的发展情况，SiFive、平头哥等行业头部公司从基础软硬件平台开发、底层行业标准制定等多个方向正在为RISC-V的发展而努力并且已经取得一定的产业化进展，64位以上高性能处理器核是主要发力点。

（1）SiFive

SiFive是一家成立于美国硅谷的RISC-V创业公司，成立于2015年，是RISC-V阵营的芯片设计厂领头羊之一，采用Fabless模式运营，创始人均来自Patterson教授的团队，技术实力雄厚。公司主要提供基于RISC-V的CPU IP核和芯片。公司在2022年3月完成F轮融资，融资规模1.75亿美元，估值超过25亿美元，投资机构包括AMD、Intel、高通、三星、SK、西部数据等等。

根据公司官网的产品信息，SiFive已经推出针对MCU、人工智能、自动驾驶、高性能计算等不同应用领域的多款CPU IP核。2022年11月，公司发布了基于5nm制程的两款新品P670、P470，P670性能超过Arm Cortex-A77，最多支持16核，主频最高3.4GHz，主要面向可穿戴设备、AR/VR、工业自动化等小尺寸、大容量、对高性能和效率同时需求的设备。

2022年9月，SiFive中标NASA项目，为其下一代高性能航天计算 (HPSC) 处理器提供CPU内核。HPSC将使用一个 8 核的 SiFive Intelligence X280 RISC-V 矢量内核，以及另外四个 SiFive RISC-V 内核，其计算能力达到目前的航天计算机的100倍。据披露，合同总额达到3年5000万美元。此外，SiFive与英特尔保持密切合作关系，双方共同开发了新一代处理器Ultra EyeQ，用于智能驾驶。Ultra EyeQ将采用台积电5纳米工艺制造，AI算力176TOPS，采用了12核RISC-V的CPU，是全球首款采用RISC-V的高性能芯片。2023年初，Intel与SiFive宣布合作研发RISC-V架构芯片的开发板HiFive Pro P550，基于Intel 7nm工艺制程，按计划将于2-3季度推出。

图十二：SiFive的RISC-V芯片

阿里的平头哥半导体一直是RISC-V架构的积极参与者，并且是RISC-V国际基金会的董事会成员。在领导基金会中的数据中心、存储管理、安卓、安全等11个技术方向，重要性及数量居世界前列、中国机构首位。

产品方面，平头哥推出了玄铁系列CPU IP核，主要包括针对高端复杂计算场景的C系列、针对低功耗低成本场景的E系列、针对高可靠、实时处理场景的R系列，目前，玄铁系列已经推出16款不同类型的CPU核，应用场景包括计算视觉、智能家居、数据存储、工业互联、网络通信、生物识别、信息安全等。根据平头哥官网统计数据，玄铁处理器IP累计授权芯片出货量超过30亿颗。

图十三：阿里玄铁系列CPU IP核主要产品

（3）中科院计算所

自2018年成立国内RISC-V联盟后，中科院计算所发起了RISC-V开源处理器核“香山”计划，香山架构分别于2020年和2021年启动了第一代“雁栖湖架构”和第二代“南湖架构”的开发：

第一代“雁栖湖架构”在2021年4月完成代码，并在2021年7月基于台积电28nm工艺流片成功，主频1.3GHz；

第二代“南湖架构”目前仍在优化迭代中，对标ARM A76处理器，主要针对工业控制、汽车、通信等场景提供CPU IP核，计划于2023年一季度基于中芯国际14nm工艺流片，目标主频2GHz；

第三代“昆明湖架构”于2022年8月启动，并且与北京开源芯片研究院、腾讯、阿里、中兴通讯、中科创达、奕斯伟、算能等形成了联合研发团队，对标ARM N2处理器，主要针对数据中心、算力设施等领域提供高性能CPU IP核。

（4）赛昉科技

赛昉科技在2018年于上海成立，是由美国的SiFive公司与中国本土团队共同设立的中国公司。根据天眼查信息，赛昉科技由一家香港公司持股81.3%，累计融资规模已经超过10亿元，投资方包括国科基金、中国互联网投资基金、成为资本、软银亚洲等。

根据公司官网的产品信息，赛昉科技提供的RISC-V IP核包括昉•天枢、U系列、S系列、E系列四款产品，基于对成本、功耗、计算能力的不同侧重点面向物联网、通信、人工智能、数据中心等多种应用场景。基于自研CPU架构，公司于2022年8月发布了一款高性能RISC-V SoC昉·惊鸿7110，并且基于JH7110发布了全球首款集成3D GPU的RISC-V单板计算机VisionFive 2。2022年11月，公司在由中国RISC-V产业联盟召开的产业论坛上发布了全球首款面向PC等应用的高性能64位RISC-V芯片昉·惊鸿8100，该处理器芯片采用台积电12nm制程工艺，与Arm Cortex-A76对标，主频可达2GHz，计划将在2023年二季度进行流片。

图十四：昉·惊鸿8100主要性能参数及应用场景

芯来科技成立于2018年，是国内较早参与RISC-V CPU IP核研发的创业公司，公司于2022年8月完成最新一笔数亿元的融资，由君联资本领投，目前投资机构包括中电科核心技术研投基金、上海科创基金、中关村芯创基金、小米长江产业基金、蓝驰创投等。基于RISC-V架构，公司已经开发多种系列的CPU IP产品及相关软硬件解决方案，覆盖从低功耗到高性能的各种应用需求。

根据公司官网的产品信息，公司的CPU IP核主要包括N、NX、UX三个系列，包括32位和64位架构，下游合作客户数量超百家，包括中国移动、兆易创新等。

图十五：芯来科技RISC-V CPU IP核产品系列

晶心科技于2005年成立于台湾，是一家台股上市公司，公司是RISC-V基金会的创始成员之一，是全球较早参与RISC-V CPU IP核研发的公司。目前公司已经能够提供完整的RISC-V CPU IP核产品系列和相关开发工具。公司在2020年率先推出了商用RISC-V 矢量处理器并且是首家提供商业 RISC-V DSP 处理器的公司。

公司在Risc-V领域主要提供CPU IP核授权和定制化服务，下游客户覆盖5G、WiFi、蓝牙、物联网、AI、HPC等领域，具体包括Picocom、EdgeQ、Kneron、HP Micro、FAANG、Silex Insight、瑞萨电子等。

图十六：晶心科RISC-V CPU IP核产品系列