RISC-V 或將成爲以太坊虛擬機的未來替代方案

近日，以太坊聯合創始人提出了一項長期性提案，建議將當前的執行層虛擬機（EVM）替換爲開源的 RISC-V 指令集架構。這一設想被比作共識層的 Beam Chain，被認爲是實現執行層性能突破和簡化協議邏輯的潛在唯一路徑。特別是在零知識證明（ZK Proof）效率方面，預計通過替換 EVM，可實現最高 100 倍的優化提升。該提案旨在應對當前以太坊在 ZK 證明效率、區塊構建復雜度、數據可用性等方面的瓶頸問題。

當前 EVM 的局限與 RISC-V 的優勢

EVM 的問題：

1. 架構老舊：EVM 使用 256 位堆棧式結構，與現代 CPU 不兼容，導致在執行 ZK-EVM 時效率低下。
2. ZK 證明瓶頸：約有一半資源用於執行 EVM 本身，限制 ZK 證明效率。
3. 維護性差：多年來復雜功能累積，規範混亂，某些功能難以廢除。
4. 開發受限：非標準指令集限制跨語言支持，主流語言難以高效編譯成 EVM 字節碼。

RISC-V 的優勢：

1. 性能高效：RISC-V 是真實 CPU 的精簡指令集，硬件友好，可用於 JIT 優化甚至硬件加速。
2. ZK 優化：ZK 證明中直接對 RISC-V 指令生成電路，比證明 EVM 操作更簡單。
3. 工具鏈成熟：支持 Rust/C/C++ 等主流語言，開發門檻更低，生態更廣泛。
4. 通用標準：已有一些區塊鏈項目採用，具備成功案例。

以太坊聯合創始人指出，與其在 ZK-EVM 中將 EVM 編譯爲 RISC-V，不如直接將 RISC-V 作爲合約執行架構，從根本上提高執行效率與擴展潛力。

替換路徑與挑戰

替換的三種方案：

1. 雙 VM 並存（最保守）：EVM 和 RISC-V 並行運行，新合約可選用 RISC-V，確保過渡期兼容。
2. 鏈上解釋器方案（激進）：所有 EVM 合約改由鏈上 RISC-V 合約解釋執行。
3. 解釋器插件機制（折中）：將解釋器作爲協議元素，允許未來插入其他 VM。

實施面臨的技術挑戰：

1. 執行性能折損風險：RISC-V 在 x86 芯片上需模擬執行，可能初期效率低於優化好的 EVM。
2. Gas 計價需重構：需爲 RISC-V 指令定義新的 Gas 模型，確保公平和安全。
3. 安全沙盒設計：限制系統調用、防止代碼自修改、保證確定性執行。
4. 開發工具適配：需要更新編譯器、調試器、安全審計工具，支持 RISC-V 字節碼。
5. 遷移兼容性問題：部分合約依賴 EVM 特性，遷移需謹慎設計兼容層或回退機制。

以太坊聯合創始人傾向於方案一作爲過渡路徑，並承諾新舊合約將保持互操作性，確保開發者體驗不變，用戶無感升級。

對現有擴容路線的影響

RISC-V 是基礎架構優化，不會替代現有擴容路線。

Layer：

• Rollup 仍是以太坊擴容主力，RISC-V 提高的是 L1 的處理效率和 ZK 驗證性能，而不是直接擴展吞吐量。
• 更快的 L1 驗證可幫助 Rollup 更低成本、更快速提交數據，提高整體可擴展性。

數據分片與 EIP-4844：

• 數據可用性瓶頸仍需 EIP-4844（blob） 和 danksharding 解決，RISC-V 不影響鏈上數據容量。
• 執行架構的變更不改變 L1 的數據存儲需求。

FaaS、MEV：

• 與虛擬機架構無關，不會因 RISC-V 推進而失效。

總結：RISC-V 是"換引擎"，L2/分片是"拓路網"，兩者維度不同、並行不悖。

社區反饋與相關嘗試

社區分歧：

• 支持者：認爲這是應對其他高性能區塊鏈挑戰的必要戰略升級，有助於吸引傳統開發者。
• 保守派：擔心實施難度、歷史包袱、生態工具鏈更新成本大，質疑資源投入產出比。

類似項目參考：

• Move VM：全新資源導向 VM，語言安全性強，但不兼容 EVM。
• FuelVM：爲並行處理設計的新 VM，搭配語言 Sway，兼容性有限。
• WASM（Stylus）：在 L2 中引入 WASM 作爲合約語言，現已在某 L2 實現，具有現實可行性。
• 某區塊鏈項目：主網上使用 RISC-V 作爲合約 VM 的先例，爲以太坊提供實踐參考。

以太坊聯合創始人提出 RISC-V 並不意味着拒絕其他選項，他認爲未來解釋器機制也可用於插入如 Move、WASM 等 VM，構建多元執行生態。

未來影響展望

開發者體驗：

• Solidity/Vyper 等語言仍可使用，編譯器後端改變而非語言本身。
• 可能開放 Rust/C 等新語言寫合約，但不強迫遷移。

運行成本與性能：

• 執行效率提升將帶來更高 Gas 上限和更低費用。
• RISC-V 合約可能減少對預編譯合約依賴，Gas 模型更貼近 ZK 證明成本。

生態兼容與發展：

• 雙 VM 並存期內現有合約可持續運行，新合約逐步採用 RISC-V。
• 基礎設施需支持新字節碼格式，可能引發鏈間兼容性變動。

安全與穩定：

• 新架構需廣泛測試和形式化驗證，提升協議可靠性。
• 更簡潔的執行層有利於審計和攻擊面控制。

結語

以太坊聯合創始人提議用 RISC-V 替換以太坊 EVM，代表着以太坊對未來性能極限與協議簡潔性的深度思考。這一提案尚處早期討論階段，預計實施將是一個歷時數年的過程，需跨越技術、社區、生態多重挑戰。它不是推翻現有路線，而是補強基礎、預備未來。

正如以太坊聯合創始人所說："爲了實現數量級的提升，這種激進的改變可能是唯一的可行道路。"

我們不妨將其視爲對未來的押注，也是一場關於"底層是否值得重塑"的深度探索。