Google hat angekündigt, dass Android künftig RISC-V unterstützen wird – als ebenbürtige Plattform zu ARM. Es klingt trocken und technisch, könnte aber eine der wichtigsten Tech-News dieses Jahrzehnts sein.
RISC-V: der dritte Player neben ARM und x86
RISC-V ist eine Prozessorarchitektur. Man kann auch sagen: die Sprache, die Verarbeiter sprechen. Wenn ein Entwickler ein Programm kompiliert, also von einer Programmiersprache in eine Sprache übersetzt, die der Hauptprozessor eines PCs oder Smartphones versteht, wird das entsprechende Programm in sogenannten Maschinencode übersetzt, also mathematische Anweisungen für den Prozessor . Die Architektur regelt, welche Anweisungen dieser Maschinencode ausführen kann.
heutzutage Die etablierten Prozessorarchitekturen sind x86 und ARM. Mit RISC-V gibt es jedoch eine neue Herausforderung.
x86 ist beliebter als die Intel- und AMD-Prozessoren, die in PCs sowie in den letzten beiden Konsolengenerationen von Sony und Microsoft ausgeführt werden. ARM-Prozessoren treiben fast alle Smartphones und die meisten Tablets an. ARM-Kerne finden sich im Raspberry Pi, der Nintendo Switch, in vielen Autos und Fernsehern sowie in den für die Industrie wichtigen sogenannten Embedded-Systemen. Ab 2020 ist ARM auch in Apples „großen“ Rechnern verbaut, also Mac, MacBook, iMac und dergleichen. Apple befindet sich in der Endphase der Umstellung seiner Produktionslinien von x86- auf ARM-Prozessoren. Warum dieser große Schritt? Mit seinen eigenen ARM-basierten M1- und M2-Chips hat Apple mehr Kontrolle über Prozessordesigns, sodass es mehr Leistung und bessere Energieeffizienz, d. h. Akkulaufzeit, aus Geräten herausholen kann.
Weitere Hintergrundinformationen zu ARM in unserem Video:
Riesige Marktmacht: ARM
ARM ist jedoch nicht nur eine Prozessorarchitektur, sondern ein britisches Unternehmen – ARM Limited – das die Architektur entwickelt hat. Chiphersteller wie Apple, Qualcomm, MediaTek, HiSilicon und Nvidia müssen Lizenzierte Architektur von ARMUm kompatible Prozessoren zu bauen
Eine Möglichkeit besteht darin, dass Hersteller von ARM selbst entworfene CPU-Kern-Designs übernehmen – diese CPU-Kerne sind normalerweise daran zu erkennen, dass sie einen „Kortex“ enthalten. Auch einige Unternehmen wie Apple erstellen ihre Designs auf Basis der ARM-Architektur. Lizenzen für benutzerdefinierte ARM-Prozessoren sind deutlich teurer als Lizenzen für Designs, die direkt von ARM übernommen wurden. Gerade in diesem Spannungsfeld ist es zuletzt sehr heiß hergegangen.
Zunächst wollte Nvidia ARM vom japanischen Technologieunternehmen Softbank für 40 Milliarden US-Dollar kaufen. Die Übernahme scheiterte an kartellrechtlichen Bedenken, aber die Summe zeigt es Welche Position hat ARM in der Halbleiterindustrie?.
Es gibt auch Streit zwischen Qualcomm und ARM. Qualcomm ist langjähriger Lizenznehmer von ARM, dem weltweit wichtigsten Hersteller von Smartphone-Chips, und einer der Hauptkunden von ARM. Ein weiteres Unternehmen, Nuvia, das von ehemaligen Apple-Chipingenieuren gegründet wurde, lizenzierte ebenfalls ARM. Da sie hochspezialisierte Chips wie Server herstellen wollten, verfügten sie über eine spezielle Lizenz, die es ihnen ermöglichte, benutzerdefinierte ARM-basierte Designs zu erstellen.
Qualcomm erwarb Nuvia Anfang 2021 für 1,4 Milliarden US-Dollar. Das Kalkül hinter dem Kauf: Qualcomm wollte mit den Nuvia-Designs Chips für Laptops herstellen, die es leistungsmäßig mit Apples MacBooks aufnehmen sollten. ARM wollte jedoch nicht, dass Qualcomm die Prozessordesigns von Nuvia verwendet, da Nuvia eine eigene ARM-Lizenz hatte, die sich von der von Qualcomm unterschied. Aus diesem Grund sagt ARM: Nuvias Lizenz läuft Anfang 2022 aus, Qualcomm soll bitte alle Nuvia-Designs „vergessen“ und mit eigenen Designs neu anfangen. Qualcomm ist darüber nicht erfreut und Verklagt ARM (Lesen Sie bei ElectronicDesign.com). Schließlich hat Qualcomm auch eine “teurere” Lizenz von ARM, um eigene Prozessordesigns zu erstellen.
Schaltet ein: ARM will Noch mehr Kontrolle über das Ökosystem Die Kollegen von Ars Technica formulieren es noch unverblümter: „ARM ist ein volatiles Unternehmen geworden, und jeder brauchbare Ersatz scheint jetzt gute Chancen auf Erfolg zu haben.“
RISC-V: eine Alternative zu ARM?
Hier kommt Google ins Spiel. Google sagt: Wir öffnen Android neben der ARM- und x86-Architektur (die im Android-Bereich jahrelang vernachlässigt wurde) für andere Prozessortypen. RISC-V soll eine „Tier 1“-Plattform für Android werden, was bedeutet, dass es in der Entwicklung mit ARM behandelt wird. Diese Nachricht schlug ein wie eine Bombe.
RISC steht für „Reduced Instruction Set Computer“. Diese Architektur gibt es seit über 40 Jahren und ist technisch gesehen der Vater vieler Architekturen, einschließlich ARM. Wie der Name schon sagt, ist RISC-V auch eine RISC-basierte Plattform. Dies ist derzeit ein großes Thema in Hackerkreisen und in der Halbleiterindustrie, weil RISC-V ist Open Source und kann daher ohne Lizenz verwendet werden.
Mittlerweile gibt es Einplatinencomputer mit RISC-V, die mit dem Raspberry Pi vergleichbar sind. Auch Apple will offenbar in einigen Bereichen RISC-V einsetzen, wie aus den Stellenausschreibungen hervorgeht. Immerhin gibt es erste Versuche, Notebooks (mehr unter riscv.org) und Smartphones (mehr unter tuxphones.com) auf Basis von RISC-V zu erstellen.
Wenn also Android auf RISC läuft, haben Unternehmen wie Qualcomm die Möglichkeit, Prozessordesigns zu entwickeln, die nicht von den Launen von ARM abhängig sind. Das ist für Chiphersteller sinnvoll, weil sie es sich leisten können Enorme Einsparungen bei den Lizenzkosten für ARM.
RISC-V könnte auch für Huawei wichtig werden. Huaweis Chip-Tochter Hisilicon darf trotz US-Handelsverbot mit ARM für Kirin-Chips zusammenarbeiten, weil ARM ein britisches Unternehmen ist. Aber das ist immer noch eine ungewisse Zusammenarbeit auf vielen Ebenen. Auf Open-Source-Hardware zu setzen, wie es Huawei derzeit mit seiner HarmonyOS-Software tut, bedeutet Stabilität. Auch andere chinesische Unternehmen setzen auf RISC-V. Der Handelsriese Alibaba beispielsweise ist einer der größten Unterstützer der Architektur, und auch ZTE will Möglichkeiten im RISC-V-Bereich ausloten.
Ist RISC-V jetzt also die Rettung? Nicht angegeben. Es wird noch einige Zeit dauern, bis Android für RISC-V bereit ist, sagt Google selbst “ein paar Jahre”. Ab September akzeptiert Google RISC-V-Patches in AOSP, dem Open-Source-Code von Android. Bisher gibt es nur eine Kommandozeilenversion von Android für RISC-V, Google erstellt gerade eine GUI. Auch die Liste der Aufgaben ist lang, bis Android für RISC-V marktreif ist. Große Chiphersteller haben jedoch bereits Interesse an RISC-V bekundet: Samsung will ausloten, welche Möglichkeiten es gibt, Qualcomm hat RISC-V bereits im Zusammenhang mit seinen Snapdragon-Chips erwähnt. Das kann man durchaus bedenken Herausfordern der Vormachtstellung von ARM auswerten
RISC-V steckt noch in den Kinderschuhen
Ein Problem in der Vergangenheit war gerade der Open-Source-Charakter von RISC-V. Lange Zeit gab es ein umfangreiches Ökosystem von Erweiterungen und Anpassungen für die Prozessorarchitektur, und ein Mindestsatz an Anweisungen musste definiert werden, bevor Software für RISC-V geschrieben werden konnte. Dieser Schritt ist nun jedoch abgeschlossen Erst jetzt kann RISC-V richtig kommerzialisiert werden. Denn die Designphase neuer Prozessoren zieht sich über die Jahre hin.
Zu beachten ist auch, dass eine großflächige Veränderung der Architektur auch „Kollateralschäden“ mit sich bringt. Solange die meisten Benutzeranwendungen an die neue Architektur angepasst sind, Die Verlängerung wird vergehen. Unterdessen funktionieren Programme, die für ARM-kompatible Plattformen geschrieben und kompiliert wurden, auf RISC-V nicht gut, da sie emuliert werden müssen. Der Aufbau eines Hochleistungsemulators bedeutet mehr Aufwand.
Apple hat ein solches Unterfangen zweimal gemeistert – zuletzt bei seinem Wechsel zu ARM mit der Rosetta 2 – aber Apple ist ein besonderes Unternehmen, das Hardware- und Softwaredesign unter einem Dach vereint. Auf der anderen Seite versucht Microsoft seit einem Jahrzehnt, Windows ARM-tauglich zu machen, und hatte auf diesem Gebiet nicht viel Erfolg. Diesen nächsten Schritt kann Apple besonders respektieren – schließlich ist die aufwändige Umstellung von x86 auf ARM gerade erst erfolgt und in solchen Fällen ein kostspieliger Fehler nicht zu unterschätzen.
Die RISC-V-Hardwareleistung ist derzeit nicht so hoch wie die von ARM-CPUs. Dies erfordert Skalierbarkeit und Investitionen von großen Chipherstellern. Der Bau leistungsstarker RISC-V-Prozessoren im Massenmaßstab ist sicherlich möglich, erfordert jedoch einen großen finanziellen Einsatz. Die Frage ist, ob ein großes Unternehmen diesen Schritt ins Ungewisse wagt, der sicherlich Milliarden kosten wird. Auf der anderen Seite braucht es Unternehmen, die sich das trauen, damit RISC-V zu einem ernsthaften Konkurrenten für ARM wird. Steht und fällt mit kompatibler Software – Android für RISC-V ist hier sehr wichtig. Nur: Behält Google seine Macht durch die Unterstützung von RISC-V in Android? Oder wird dieses Projekt, wie viele andere Google-Projekte, auf dem Friedhof der toten Google-Projekte landen? Chiphersteller brauchen Sicherheitderen Milliardeninvestitionen wertvoll sind.
Und dann haben wir das Problem, dass Chips in Smartphones, Laptops & Co. nicht nur Prozessorkerne enthalten, sondern auch GPUs, 5G-Modems, WLAN, Bluetooth, Kamerasignalprozessoren und andere Komponenten. Diese SoC-Komponenten (Systems on a Chip) stammen häufig von ARM oder Drittherstellern wie Broadcom. Es ist unwahrscheinlich, dass ARM seine GPUs lizenzieren wird, um SoCs mit RISC-V zu entwickeln. Auch „kleinere“ Hersteller könnten daran interessiert sein, nicht unbedingt mit ARM herumzuspielen und zögern, ihre Komponenten für RISC-V-Designs zu lizenzieren.
Das Ergebnis ist, dass RISC-V ein großes Thema ist, sowohl in der öffentlichen Diskussion als auch wahrscheinlich hinter den verschlossenen Türen vieler großer Unternehmen. Bei allem Hype, den RISC-V derzeit erlebt, erfordert diese Plattform a) Softwareunterstützung, b) leistungsstarke Hardware und c) das Engagement großer Unternehmen wie Google über einen langen Zeitraum. Eine solche Konstellation bedeutet das RISC-V ist ein klassisches Henne-Ei-Problem Es kann – aber es ist nicht unvermeidlich.
Eines ist klar: Chiphersteller haben kein Interesse mehr an ARM als Gatekeeper. Lizenzgebühreneinsparungen bei ARM bedeuten weitere Milliarden, und RISC-V ist das perfekte Mittel dafür. Dass RISC-V Open Source ist, klingt im Prinzip großartig, aber machen wir uns nichts vor: ARM gibt nicht nach und wird seine Position unter Beweis stellen. Bei dieser Entwicklung geht es um Marktmacht, Wirtschaftspolitik und Milliarden von Dollar. Man darf gespannt sein, wie der Chipmarkt in den nächsten 5-10 Jahren aussehen wird. RISC-V wird meiner Meinung nach aber definitiv eine Rolle spielen.
