10 到 40 顆 RISC-V，接管驅動八年：輝達 GPU 內部那場靜默的搬遷

一張 GPU 的規格表會列出 CUDA 核心數、光線追蹤核心數與記憶體頻寬，卻不會列出另一組處理器。9 月 21 日，科技媒體 XDA 的報導揭開這層細節：依型號不同，每張輝達 GPU 內部有 10 到 40 顆 RISC-V 核心，全部與著色器運算無關，承擔圖形計算之外的大量管理工作。使用者無法為這些核心寫入任何程式，一旦核心遭到竄改，GPU 韌體甚至無法啟動。報導同時指出，其中一顆特殊核心自 2018 年起，已經接管圖形驅動程式的大量執行工作。

一張現代 GPU 因此呈現雙層結構：上層是規格表上看得到、開放給開發者的著色器陣列；下層是一組看不見、鎖死、卻以開放指令集打造的管理核心。過去八年，驅動程式的重心持續從作業系統核心，移往下層那顆 2018 年上任的處理器。這場搬遷的起點，得從它的前任 Falcon 說起。

Falcon 的遺產：為面積而生的專有控制器

Falcon（快速邏輯控制器）是 RISC-V 之前的答案。這顆微控制器採流水線設計，使用可變長度指令集，架構完全專有。設計目標集中在兩件事：壓低晶片面積，以及容忍較長的記憶體存取延遲。極致速度從來不在需求清單上。

在一張 GPU 裡，這類控制器的典型職務涵蓋時脈與電源狀態切換、溫度監控、安全啟動、顯示輸出排程等雜務。單顆面積壓得越小，分攤到每張卡的製造成本越低；對記憶體延遲的容忍度越高，就越能省下快取與預取邏輯的面積開銷。以面積換性能的路線，Falcon 服役多年，直到兩個結構性限制浮上檯面：沒有 64 位元定址空間，以及無法執行真正的作業系統。

前者限制的是定址範圍，後者限制的是軟體形態。當韌體的任務從切換電源狀態，膨脹到接管驅動，需要的是一套有記憶體管理、有排程、可承載大量程式碼的執行環境，一顆跑不了作業系統的控制器就此撞上天花板。業界同期的走向其實一致：Intel 的管理引擎、AMD 的平臺安全處理器，都屬於複雜晶片內建獨立管理單元的同一路線，差別只在指令集的選擇。

換成 RISC-V 之後，省的是哪一本帳

RISC-V 誕生於 2010 年的加州大學柏克萊分校，指令集規格開放，任何人可依規格實作，規格本身不收權利金。輝達是 2015 年 RISC-V 基金會成立時的創始白金會員之一，這場換血籌劃已久。

成本帳可以拆成幾行。工具鏈那一行最明顯：Falcon 的專有指令集意味著編譯器、組譯器與除錯器全數自養，RISC-V 的工具鏈已上遊化進 GCC 與 LLVM，這部分工程支出改由整個生態分攤。人力那一行隨之改變：熟悉 RISC-V 的工程師在市場上有現成供給，Falcon 專家有出無進，訓練成本轉成招募成本。第三行是能力上限：標準化的 64 位元定址、記憶體管理與中斷模型，讓核心有條件承載真正的作業系統，這正是驅動搬遷的技術前提。

值得注意的是，輝達未必向第三方購買核心實作，開放規格的紅利主要落在工具鏈與人才供給，而非特定 IP 授權商的營收。RISC-V 的開放性也止步於指令集層：規格書公開，實作與韌體維持閉源。這是 RISC-V 商業化最常見的形態，開放範圍由採用方自行決定。

2018 年那條界線：驅動與韌體重新分帳

2018 年是分水嶺。XDA 的報導指出，一顆特殊核心從這一年起接管圖形驅動程式的大量工作；同年，輝達發表 Turing 架構。輝達並未在報導中點名這顆核心，但對照其 2022 年釋出的開源核心驅動模組文件，對應角色是 GSP（GPU System Processor）：在 Turing 之後的架構上，完整功能須載入閉源的 GSP 韌體映像才能發揮。

界線畫下去之後，分帳跟著重寫。使用者空間的 API 層留在作業系統端，電源管理、記憶體配置、工作排程等核心事務移進晶片內部。對輝達而言，同一份韌體可以同時服務 Windows 與 Linux，跨平臺維護成本收斂；修復與新功能以韌體更新形式發布，節奏握在自己手裡。代價同樣明確：這一層不可審計、不可修改，竄改直接導致韌體無法啟動。當失敗與修復成本被推往使用者端，廠商的支援負擔就換成了控制權，這個結構與先前免解 BL 刷機把風險賣給了誰的拆解方向一致。

受惠與承壓的傳導

受惠端第一位是輝達。驅動執行收進韌體後，核心模式驅動變薄，跨作業系統的一致性提高，這層抽象也讓終端擴張不必為每個平臺重寫底層，從資料中心到消費性 PC 皆然，例證可見黃仁勳與微軟在 PC 上的第二次同臺所指向的市場。驅動程式向來是 GPU 業一條持續支出的成本線，研發人力、跨版本維護與錯誤修復都發生在這裡；把它收斂到單一韌體程式碼庫，等於把變動成本改寫成固定成本。

第二位受惠者是 RISC-V 陣營。每一張出貨的輝達 GPU 都自帶一組 RISC-V 核心，單卡 10 至 40 顆，乘上全年出貨量，就是規模以千萬計的隱形裝機量。這是無需行銷預算的量產背書，也持續擴大熟悉該指令集的工程師池，對 RISC-V 在高效能晶片內的滲透具有示範效果。

承壓端先是開源驅動開發者：逆向工程的對象從可觀察的暫存器介面，換成閉源韌體的黑箱，社羣能施力的面積大幅縮小。其次是企業與機關的資安單位：黑箱韌體無法進行原始碼審查，只能以數位簽章與更新管道建立信任。終端使用者則讓渡一層控制權，換取跨平臺的一致性與穩定。

隱形核心的滲透曲線

回看 GPU 近三十年的架構史，可程式化單元的擴張是主旋律，從固定管線到著色器，再到通用運算。這則報導提醒的是另一條副線：不可程式化核心的數量與職權同樣在膨脹，只是從不上規格表。Falcon 到 RISC-V 的換血，本質是這條副線的需求升級。

對觀察 RISC-V 滲透率的人，計量單位或許該換。一顆 RISC-V 主處理器問世會上新聞，但真正決定滲透量的，是每張複雜 SoC 裡藏了幾顆輔助核心；前者少而醒目，後者量大而無聲。

邊界還會繼續移動。驅動與韌體的分帳八年前重畫過一次，往後功能只會更往晶片內收，閉源韌體也會成為 GPU 廠競爭門檻的一部分。10 到 40 這個區間量的是同一件事：現代晶片裡，看不見的部分越來越重。