Teresa G. Cervero García.
Miembro del Grupo de Trabajo de Microelectrónica y Semiconductores del COIT. Dra. Ingeniera de Telecomunicación. Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación.
RISC-V brinda un futuro tecnológico abierto
La adquisición de Arm por Softbank en 2016 acabó con el último actor europeo de arquitectura de procesadores. En plena era digital, y con las altas exigencias de procesamiento que impone la Inteligencia Artificial (AI), la dependencia de chips con terceros supone un factor de riesgo. En 2020 se puso de manifiesto que Europa no disponía de hardware competitivo, lo que causó la paralización de las cadenas de producción en toda Europa. Ya por ese entonces, Europa había iniciado una apuesta estratégica para promover la independencia y soberanía tecnológica, apoyándose en estándares abiertos a todos los niveles. Y en lo referente a la arquitectura de computadores, la opción inevitable es RISC-V.
Aunque el concepto RISC (Reduced Instruction Set Computer) surgió en los años 70, no fue hasta 2015 cuando RISC-V vio la luz, como resultado del esfuerzo académico conjunto entre David Patterson1 y Krste Asanović2, de la Universidad de California, Berkeley.
RISC-V (conocido como risc-five) es un estándar joven y abierto que define un repertorio de instrucciones (ISA, Instruction Set Architecture). Una ISA define la interfaz hardware-software; una pieza clave para conseguir que un software pueda ejecutarse en un dispositivo.
Tras ganar cierta popularidad, surge la figura de RISC-V International3; una fundación sin ánimo de lucro encargada de garantizar el mantenimiento y evolución de la ISA, desarrollar todo el conjunto del ecosistema (herramientas, librerías, aplicaciones, etc.) y conectar la comunidad con todos los agentes del ecosistema (industria, academia, instituciones reguladoras…).
Tras los intentos de varias ISA, como MIPS, SPARK, etc., RISC-V se ha consolidado como la opción con mayor tasa de adopción universal.
RISC-V es un estándar joven y abierto que define un repertorio de instrucciones (Instruction Set Architecture), ISA
RISC-V destaca por su naturaleza open-source y por ser un estándar dirigido por la comunidad, que participa activamente en la definición de nuevas extensiones, en el desarrollo de librerías, herramientas, aceleradores, etc. Es una comunidad diversa que engloba a más de 4.000 miembros de diferentes países, sectores y bagaje técnico.
RISC-V ¿moda pasajera?
Aunque no sea muy conocido para todo el mundo, RISC-V está más presente de lo que pudiera parecer. Existen múltiples soluciones en el mercado que ya incorporan microcontroladores RISC-V. Tal es el caso de GPUs de AMD o Nvidia4. Y sigue ganando popularidad rápidamente en múltiples segmentos de negocio, siendo el sector de sistemas empotrados para IoT el de mayor éxito.
En realidad, los campos de aplicación son ilimitados y las proyecciones de mercado para los próximos años no son nada despreciables, máxime teniendo en cuenta el tiempo de vida del estándar.
Se estima que la cuota de mercado para el 2025 supere el 14% del mercado de los procesadores y el 28% del mercado en IoT. Esto supone más de 20.000 millones de chips de IoT. Proyectándose a 2030, RISC-V alcanzará el 27% de los aceleradores de IA en el sector de automoción y el 20% de las infraestructuras de comunicación para 5G.
¿Por qué elegir RISC-V?
Es fácil caer en la tentación (y en la falacia) de asociar ‘estándar abierto’ con ‘gratis’ o de ‘baja calidad’. RISC-V es un estándar abierto y accesible que permite el acceso sin costes, ni barreras de entrada a su repertorio de instrucciones (ISA).
Está disponible al público en general en su página web y su repositorio de GitHub5. Esto no implica que los productos o soluciones que se desarrollen a partir de la ISA tengan que ser gratuitos.
Podríamos aplicar el símil de las palabras del diccionario (ISA), y una obra literaria (solución). Las primeras están disponibles al público, mientras que las obras literarias que utilizan esas palabras pueden o no ser gratuitas. Todo dependerá del tipo de licencia que aplique el autor a la obra. Lo mismo ocurre en el ecosistema RISC-V.
En este artículo no entraremos en detalles sobre los distintos tipos de licencias que se pueden aplicar al desarrollo del software y hardware. Basta decir que existen muchos ejemplos de desarrollos RISC-V disponibles en abierto.
La comunidad RISC-V tiene muy presente la importancia y el valor de contribuir activamente en el ecosistema de hardware y/o software abierto. Como resultado de esto, es posible encontrar diversos recursos, desde contenidos educativos hasta herramientas, librerías o módulos hardware. Estos son sólo una muestra del material que se puede encontrar. No cabe duda del efecto tractor de estas contribuciones, pues fomentan una retroalimentación positiva sobre el mismo ecosistema, convirtiéndose en un fuerte motor de la innovación.
Un aspecto importante que aporta RISC-V en contraposición a algunas ISA más maduras (y por todos conocidas) es la democratización del área de arquitectura de computadores. No hay barreras para diseñar soluciones sumamente generalistas, o altamente específicas, conservadoras, personalizadas… Esta libertad ofrece una flexibilidad sin precedentes.
Si cada miembro de la comunidad busca desarrollar su producto ¿cómo garantizar la compatibilidad entre soluciones? (máxime cuando pensamos en las capas software, empezando por el sistema operativo). Es más, ¿cómo se gestiona esta flexibilidad y libertad para evitar la fragmentación del ecosistema? RISC-V ha desarrollado cuatro conceptos jerárquicos que permiten lidiar con esta problemática:
- Instrucción: concepto más básico.
- Extensión: conjunto de instrucciones que tienen una finalidad específica
- Perfil (profile): define un acuerdo entre desarrolladores hardware y software para garantizar la interoperabilidad entre soluciones, que incluye un conjunto de extensiones obligatorias y optativas. Un ejemplo de esto es el profile RVA236.
- Plataforma (platform): define el conjunto de procesos, requisitos y requerimientos que ha de cumplir una solución compleja, como por ejemplo la plataforma para data centers basados en RISC-V.
Soberanía tecnológica europea, ¿mito o realidad?
Hablar de RISC-V de manera general permite dar respuesta a ciertas preguntas, pero no ayuda a entender cuál es la realidad europea. Nuestro continente tiene la capacidad de coordinar fondos públicos y privados de muchos países para que las universidades y centros de investigación sean un motor de innovación. A partir de esto, se realiza transferencia tecnológica hacia las empresas.
Sostener esta dinámica de trabajo requiere de inversión, y la Comisión Europea es consciente de esta realidad. De ahí que su papel sea fundamental para impulsar una estrategia tecnológica sólida. Por un lado, como mecanismo de inversión y apuesta por el talento, y por otro como organismo regulador que vela por el cumplimiento de los objetivos estratégicos marcados.
Tras los intentos de varias ISA, como MIPS, SPARK, etc., RISC-V se ha consolidado como la opción con mayor tasa de adopción universal
La apuesta real de la Comisión Europea por RISC-V comenzó con su apoyo al proyecto EPI7 (European Processor Initiative) en 2019. Desde entonces, no ha dejado de invertir en conocimiento para posicionar a Europa como referente internacional en el área de microelectrónica y semiconductores, con una apuesta clara en estándares abiertos.
No debemos caer en la tentación de simplificar y menospreciar la alta complejidad de la cadena de suministro y producción de chips. Sin embargo, tampoco podemos olvidar uno de los factores determinantes en el éxito de cualquier estrategia tecnológica: el factor humano, el talento.
Aquí, Europa tiene mucho que decir, y lo está demostrando. RISC-V es un vehículo ideal para formar a las presentes y futuras generaciones de profesionales. Y, sí, efectivamente las ingenierías son el pilar sobre el que desarrollar una estrategia fuerte a medio y largo plazo. Ingenierías como la de Telecomunicación que forma perfiles versátiles y flexibles capaces de enfrentarse con éxito a las demandas del sector de los semiconductores. Si a ello le sumamos los recursos y el conjunto ilimitado de posibilidades que brinda RISC-V… el futuro es prometedor.
Referenicas:
1 https://es.wikipedia.org/wiki/David_A._Patterson
2 https://en.wikipedia.org/wiki/Krste_Asanovi%C4%87
3 https://riscv.org/
4 https://riscv.org/news/2024/10/nvidia-to-ship-a-billion-of-risc-v-cores-in-2024/
5 https://github.com/
6 https://lists.riscv.org/g/tech-golden-model/attachment/265/0/rva23-profiles-internal-review-20240321%20(1).pdf
7 https://en.wikipedia.org/wiki/European_Processor_Initiative
