RISC-V 或将成为以太坊虚拟机的未来替代方案

近日，以太坊联合创始人提出了一项长期性提案，建议将当前的执行层虚拟机（EVM）替换为开源的 RISC-V 指令集架构。这一设想被比作共识层的 Beam Chain，被认为是实现执行层性能突破和简化协议逻辑的潜在唯一路径。特别是在零知识证明（ZK Proof）效率方面，预计通过替换 EVM，可实现最高 100 倍的优化提升。该提案旨在应对当前以太坊在 ZK 证明效率、区块构建复杂度、数据可用性等方面的瓶颈问题。

当前 EVM 的局限与 RISC-V 的优势

EVM 的问题：

1. 架构老旧：EVM 使用 256 位堆栈式结构，与现代 CPU 不兼容，导致在执行 ZK-EVM 时效率低下。
2. ZK 证明瓶颈：约有一半资源用于执行 EVM 本身，限制 ZK 证明效率。
3. 维护性差：多年来复杂功能累积，规范混乱，某些功能难以废除。
4. 开发受限：非标准指令集限制跨语言支持，主流语言难以高效编译成 EVM 字节码。

RISC-V 的优势：

1. 性能高效：RISC-V 是真实 CPU 的精简指令集，硬件友好，可用于 JIT 优化甚至硬件加速。
2. ZK 优化：ZK 证明中直接对 RISC-V 指令生成电路，比证明 EVM 操作更简单。
3. 工具链成熟：支持 Rust/C/C++ 等主流语言，开发门槛更低，生态更广泛。
4. 通用标准：已有一些区块链项目采用，具备成功案例。

以太坊联合创始人指出，与其在 ZK-EVM 中将 EVM 编译为 RISC-V，不如直接将 RISC-V 作为合约执行架构，从根本上提高执行效率与扩展潜力。

替换路径与挑战

替换的三种方案：

1. 双 VM 并存（最保守）：EVM 和 RISC-V 并行运行，新合约可选用 RISC-V，确保过渡期兼容。
2. 链上解释器方案（激进）：所有 EVM 合约改由链上 RISC-V 合约解释执行。
3. 解释器插件机制（折中）：将解释器作为协议元素，允许未来插入其他 VM。

实施面临的技术挑战：

1. 执行性能折损风险：RISC-V 在 x86 芯片上需模拟执行，可能初期效率低于优化好的 EVM。
2. Gas 计价需重构：需为 RISC-V 指令定义新的 Gas 模型，确保公平和安全。
3. 安全沙盒设计：限制系统调用、防止代码自修改、保证确定性执行。
4. 开发工具适配：需要更新编译器、调试器、安全审计工具，支持 RISC-V 字节码。
5. 迁移兼容性问题：部分合约依赖 EVM 特性，迁移需谨慎设计兼容层或回退机制。

以太坊联合创始人倾向于方案一作为过渡路径，并承诺新旧合约将保持互操作性，确保开发者体验不变，用户无感升级。

对现有扩容路线的影响

RISC-V 是基础架构优化，不会替代现有扩容路线。

Layer 2：

• Rollup 仍是以太坊扩容主力，RISC-V 提高的是 L1 的处理效率和 ZK 验证性能，而不是直接扩展吞吐量。
• 更快的 L1 验证可帮助 Rollup 更低成本、更快速提交数据，提高整体可扩展性。

数据分片与 EIP-4844：

• 数据可用性瓶颈仍需 EIP-4844（blob） 和 Danksharding 解决，RISC-V 不影响链上数据容量。
• 执行架构的变更不改变 L1 的数据存储需求。

FaaS、MEV：

• 与虚拟机架构无关，不会因 RISC-V 推进而失效。

总结：RISC-V 是"换引擎"，L2/分片是"拓路网"，两者维度不同、并行不悖。

社区反馈与相关尝试

社区分歧：

• 支持者：认为这是应对其他高性能区块链挑战的必要战略升级，有助于吸引传统开发者。
• 保守派：担心实施难度、历史包袱、生态工具链更新成本大，质疑资源投入产出比。

类似项目参考：

• Move VM：全新资源导向 VM，语言安全性强，但不兼容 EVM。
• FuelVM：为并行处理设计的新 VM，搭配语言 Sway，兼容性有限。
• WASM（Stylus）：在 L2 中引入 WASM 作为合约语言，现已在某 L2 实现，具有现实可行性。
• 某区块链项目：主网上使用 RISC-V 作为合约 VM 的先例，为以太坊提供实践参考。

以太坊联合创始人提出 RISC-V 并不意味着拒绝其他选项，他认为未来解释器机制也可用于插入如 Move、WASM 等 VM，构建多元执行生态。

未来影响展望

开发者体验：

• Solidity/Vyper 等语言仍可使用，编译器后端改变而非语言本身。
• 可能开放 Rust/C 等新语言写合约，但不强迫迁移。

运行成本与性能：

• 执行效率提升将带来更高 Gas 上限和更低费用。
• RISC-V 合约可能减少对预编译合约依赖，Gas 模型更贴近 ZK 证明成本。

生态兼容与发展：

• 双 VM 并存期内现有合约可持续运行，新合约逐步采用 RISC-V。
• 基础设施需支持新字节码格式，可能引发链间兼容性变动。

安全与稳定：

• 新架构需广泛测试和形式化验证，提升协议可靠性。
• 更简洁的执行层有利于审计和攻击面控制。

结语

以太坊联合创始人提议用 RISC-V 替换以太坊 EVM，代表着以太坊对未来性能极限与协议简洁性的深度思考。这一提案尚处早期讨论阶段，预计实施将是一个历时数年的过程，需跨越技术、社区、生态多重挑战。它不是推翻现有路线，而是补强基础、预备未来。

正如以太坊联合创始人所说："为了实现数量级的提升，这种激进的改变可能是唯一的可行道路。"

我们不妨将其视为对未来的押注，也是一场关于"底层是否值得重塑"的深度探索。