發(fā)展速度“狂飆”，2025年采用RISC-V的處理器將突破800億顆

雖然RISC-V的誕生已經(jīng)有10多年，但站在5年前，我們?nèi)匀挥X得RISC-V是一項(xiàng)新技術(shù)，因?yàn)樗鼪]有產(chǎn)品落地。今天五年過去了，RISC-V的勢(shì)頭已經(jīng)逐漸清晰，賽道也慢慢跑出來了。

以過去一年中全球的事件為例，作為RISC-V創(chuàng)新高地北美，實(shí)現(xiàn)了從處理器IP到軟件，到數(shù)據(jù)中心的全面探索；歐洲的很多老牌公司都在逐步從原有架構(gòu)轉(zhuǎn)到RISC-V架構(gòu)；亞洲的發(fā)展也十分迅速，以晶心、賽昉、香山、芯來和平頭哥為代表的公司都在努力推動(dòng)處理器的發(fā)展。3月2日，阿里平頭哥舉辦玄鐵RISC- V生態(tài)大會(huì)，會(huì)場(chǎng)火爆，中國(guó)RISC-V生態(tài)顯現(xiàn)繁榮之勢(shì)。

圖 | 到2025年采用RISC-V架構(gòu)的處理器將突破800億顆

RISC-V基金會(huì)預(yù)測(cè)，到2025年采用RISC-V架構(gòu)的處理器將突破800億顆，在IoT領(lǐng)域，2025年RISC-V的市場(chǎng)占有率將達(dá)到28%。而在RISC-V最有機(jī)會(huì)發(fā)力的AI和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，RISC-V的市場(chǎng)復(fù)合增長(zhǎng)率將超過70%，2027年左右將會(huì)有250億設(shè)備在生態(tài)中。

針對(duì)RISC-V在AI和機(jī)器學(xué)習(xí)中的探索，算能高級(jí)副總裁王雷表示：“思考RISC-V和AI的結(jié)合是一種非常自然的選擇，目前不論是訓(xùn)練還是推理，更多的是基于GPU的做法，但GPU本身是一種相對(duì)專用的加速器，雖然它一直在提高完備性，但它作為一個(gè)加速器和主控CPU間的協(xié)作依然需要開發(fā)者付出非常多的工作去解決協(xié)同的問題。由于這是最先出來的生態(tài)，人們的容忍度比較高，但隨著模型規(guī)模的增加，更貼近數(shù)據(jù)流動(dòng)的CPU跟加速引擎更深度耦合的架構(gòu)，才是更符合大規(guī)模部署的結(jié)構(gòu)。這為RISC-V指明了非常好的方向，它有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，可以很好地解決CPU跟加速引擎之間的延遲問題、帶寬問題，可以形成更完整、更一致的解決方案和結(jié)構(gòu)?！?/p>

“在這個(gè)方向上，不止算能，其實(shí)有很多企業(yè)都在推進(jìn)實(shí)踐，包括谷歌的TPU也在嘗試探索加速引擎和RISC-V結(jié)合的編程范式，以更高的效率去支持AI的workload?！?王雷補(bǔ)充道。

為防碎片化，基金會(huì)引領(lǐng)標(biāo)準(zhǔn)化是關(guān)鍵

從基金會(huì)的角度，他們正在把如何工作、如何運(yùn)行、如何標(biāo)準(zhǔn)化的原理告訴大家，不是產(chǎn)品，競(jìng)爭(zhēng)前標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)，就像今天的以太網(wǎng)、USB一樣，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的全球協(xié)同。平頭哥半導(dǎo)體有限公司副總裁孟建熠透露：“平頭哥在2023年3月1日已經(jīng)取得了第一張架構(gòu)兼容性測(cè)試證書?！?/p>

為什么基金會(huì)要頒布這樣的證書？這是因?yàn)閷?duì)于RISC-V來說，要增加標(biāo)準(zhǔn)不難，但容易導(dǎo)致過程和現(xiàn)象的碎片化，長(zhǎng)期維護(hù)下去要花精力，讓全球的生態(tài)接納它們更是不易，所以需要基金會(huì)出面進(jìn)行協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。

據(jù)悉，在基金會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下，過去一年中有6項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成，預(yù)計(jì)今年上半年會(huì)達(dá)到10項(xiàng)左右。

平頭哥在推動(dòng)RISC-V生態(tài)中發(fā)揮了怎樣的作用？

過去幾年中，在RISC-V處理器及芯片研發(fā)上，平頭哥已經(jīng)推出了3大系列8款RISC-V處理器，覆蓋高性能、高能效、實(shí)時(shí)可靠等場(chǎng)景需求。

圖 | 平頭哥已經(jīng)推出了3大系列RISC-V處理器

在操作系統(tǒng)方面，平頭哥已基本完成國(guó)際及國(guó)內(nèi)主流操作系統(tǒng)與RISC-V的全適配，包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龍蜥、統(tǒng)信、openKylin、創(chuàng)維酷開系統(tǒng)、RTT等操作系統(tǒng)。這意味著RISC-V完全有能力通過云、桌面、終端等不同操作系統(tǒng)承接軟件應(yīng)用，上層應(yīng)用開發(fā)者0代碼即可順滑實(shí)現(xiàn)架構(gòu)兼容。

圖 | 平頭哥已完成龍蜥操作系統(tǒng)與RISC-V的適配與優(yōu)化

“操作系統(tǒng)本身就要適配很多芯片，RISC-V的蓬勃發(fā)展，對(duì)于操作系統(tǒng)社區(qū)、廠商或者操作系統(tǒng)從業(yè)人員來說，是一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)。去年，阿里云和平頭哥還有中科院軟件所PLCT實(shí)驗(yàn)室成立了RISC-V ARCH SIG，主要就是做基于RISC-V發(fā)行版的工作?！?龍蜥社區(qū)理事長(zhǎng)、阿里云研究員馬濤表示，“未來如果‘云-邊-端’都用RISC-V的話，可以讓操作系統(tǒng)更加通用和普適，用一套軟件就能解決各種各樣的問題；同時(shí)操作系統(tǒng)研發(fā)人員可以更深入投入到一些更有價(jià)值的核心組件研發(fā)中去，這個(gè)對(duì)于很多開源社區(qū)和操作系統(tǒng)研發(fā)都是非常利好的事情?！?/p>

在軟件工具及應(yīng)用層面，平頭哥首次完整推出基礎(chǔ)軟件三件套——編譯器TAC、編譯環(huán)境CDK、部署工具集HHB，大大提升RISC-V開發(fā)環(huán)境及工具棧效率。

在玄鐵生態(tài)和商業(yè)化應(yīng)用方面，今天嘉楠科技發(fā)布了全球首款支持RISC-V Vector1.0標(biāo)準(zhǔn)的商用量產(chǎn)芯片K230；算能推出64核RISC-V服務(wù)器芯片，與平頭哥的合作從嵌入式芯片量產(chǎn)，走向云端芯片的全面探索。關(guān)于這一點(diǎn)，筆者將在后面單獨(dú)拿出來講一講。

面向芯片開放社區(qū)的15萬開發(fā)者，平頭哥首度推出在線學(xué)習(xí)平臺(tái)“RISC-V學(xué)院計(jì)劃”，鼓勵(lì)參與全球RVFA認(rèn)證。針對(duì)行業(yè)伙伴，平頭哥推出“玄鐵優(yōu)選芯片”計(jì)劃，推動(dòng)生態(tài)芯片落地；同時(shí)設(shè)置“玄鐵優(yōu)選伙伴”，首批授予給全志科技、愛普特、算能、博流智能、清微智能、云知聲、匠芯創(chuàng)、AFP物聯(lián)等8家公司，肯定他們對(duì)RISC-V生態(tài)作出的突出貢獻(xiàn)。

另一側(cè)，云知聲智能科技股份有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人李霄寒表示：“之前我們一直在觀望，當(dāng)看到有越來越多的伙伴在用RISC-V，我們認(rèn)為云知聲也需要做這件事兒了。因?yàn)槲覀冏鲞吘墏?cè)，邊緣側(cè)就是螺螄殼里面做道場(chǎng)，沒有盡頭，卷到無能為力，這個(gè)性能才算ok，以前在這方面的工作花的資源蠻多的。2019年下半年，我們開始和平頭哥合作，在采用了開源的RISC-V后，IP上花的錢減少了，我們就可以騰出更多精力讓科學(xué)家、算法工程師集中在算法本身的演進(jìn)、性能和模型的訓(xùn)練上面?！?/p>

關(guān)于為什么選擇平頭哥？李霄寒透露：“因?yàn)槠筋^哥的IP兼容性、延續(xù)性特別好，如果我們?cè)谝豢钚酒习严鄳?yīng)的算法優(yōu)化到極致，那我們?cè)谧龅诙畹臅r(shí)候，工作量會(huì)少很多，在以前不是這樣的?！?/p>

國(guó)產(chǎn)RISC-V處理器首次挺進(jìn)服務(wù)器領(lǐng)域成今日焦點(diǎn)

基于平頭哥的IP，北京算能科技推出了首款國(guó)產(chǎn)64核RISC-V處理器SOPHON SG2042，去年年底已經(jīng)成功流片，預(yù)計(jì)今年3月推出服務(wù)器樣機(jī)。這標(biāo)志著RISC-V處理器開始挺進(jìn)服務(wù)器市場(chǎng)，要知道Arm也是在最近幾年才在服務(wù)器市場(chǎng)有較快的成長(zhǎng)，市占率依舊在10%以內(nèi)。

圖 | 北京算能科技推出了首款國(guó)產(chǎn)64核RISC-V處理器SOPHON SG2042

根據(jù)王雷的介紹：“SOPHON SG2042支持雙芯片互聯(lián)，每顆芯片支持4通道DDR4，最大支持256GB內(nèi)存容量，支持ECC，支持32通道PCIe Gen4，SoC設(shè)計(jì)下不需要單獨(dú)的芯片組，F(xiàn)CBGA 57x57封裝，典型功耗為120W。”

在生態(tài)方面，SOPHON SG2042已經(jīng)完成了對(duì)于多個(gè)服務(wù)器操作系統(tǒng)的適配，并完善了相關(guān)軟件棧和編譯器的支持。

關(guān)于為什么有勇氣嘗試用RISC-V來做國(guó)內(nèi)第一顆服務(wù)器端的芯片？王雷這樣說：“我相信開源的力量，我職業(yè)生涯的最早期是做Linux，留下了一個(gè)非常深的印象，當(dāng)一個(gè)開放的、底層的技術(shù)架構(gòu)取得了共識(shí)，我認(rèn)為它是不可逆的，對(duì)于底層技術(shù)架構(gòu)非開放的空間是沒有辦法再取得它的位置?！?/p>

“要撼動(dòng)X86的地位，不是容易的事情，但大家都不喜歡一家獨(dú)大的狀態(tài)，尤其它是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，大家認(rèn)為這個(gè)領(lǐng)域應(yīng)該有不同的做法，所以ARM有了它發(fā)展的空間，我們相信RISC-V也會(huì)取得它的機(jī)會(huì)和空間。此外，這一兩年來，隨著越來越多的RISC-V芯片的推出，其生態(tài)的發(fā)展確實(shí)超乎預(yù)期，我們認(rèn)為這個(gè)共識(shí)正在明確下來，不論是云端、邊緣，還是終端，我們都相信這個(gè)架構(gòu)的前景一定是非常廣闊的?！?/p>

寫在最后

今天，我們看到越來越多的企業(yè)正在參與到RISC-V的建設(shè)中來，生態(tài)越來越完善。正以為如此，我們看到英特爾都開始投入RISC-V大家庭。英特爾軟件和先進(jìn)技術(shù)事業(yè)部副總裁謝曉清表示：“英特爾IFS計(jì)劃將提供半導(dǎo)體代工制造服務(wù)支持包括RISC-V的各種芯片，也將進(jìn)一步推動(dòng)軟件開源開放，促進(jìn)生態(tài)創(chuàng)新?！边@從側(cè)面來看，不失為RISC-V產(chǎn)業(yè)向前邁進(jìn)的一大步。