中國工程院院士倪光南曾指出，目前 CPU 市場主要被 x86 和 ARM 架構(gòu)所壟斷，而中國想要打破這個局面，實現(xiàn)自主可控，開源的 RISC-V 架構(gòu)將是一大機遇和發(fā)展方向。

在上個月舉行的“RISC-V 開源處理器芯片生態(tài)發(fā)展論壇”上，第二代“香山”（南湖架構(gòu)）開源高性能 RISC-V 處理器核正式發(fā)布。據(jù)介紹，“香山”于 2022 年 6 月啟動工程優(yōu)化，同年 9 月研制完畢，計劃 2023 年 6 月流片，性能超過 2018 年 ARM 發(fā)布的 Cortex-A76，主頻 2GHz@14nm，SPEC 2006 得分為 20 分。

香山用湖來命名每一代架構(gòu) —— 第一代架構(gòu)是雁棲湖，第二代架構(gòu)是南湖，第三代架構(gòu)是昆明湖。香山開源社區(qū)稱，第一代“雁棲湖”架構(gòu)已經(jīng)成功流片，實測達到預(yù)期性能，第二代“南湖”架構(gòu)正在持續(xù)迭代優(yōu)化中。

去年 8 月 24 日，中科院計算所、北京開源芯片研究院、騰訊、阿里、中興通訊、中科創(chuàng)達、奕斯偉、算能等形成了聯(lián)合研發(fā)團隊，開展第三代香山（昆明湖架構(gòu)）的聯(lián)合開發(fā)。

官方還透露，我國已有一批企業(yè)正在基于“香山”開發(fā)高端芯片，如 AI 芯片、服務(wù)器芯片、GPU 等，有望于 2025 年取得集體突破。包云崗表示，屆時，我國企業(yè)有望在全球 RISC-V 新生態(tài)中取得領(lǐng)先優(yōu)勢，打通芯片領(lǐng)域國內(nèi)國外雙循環(huán)，實現(xiàn)我國高端處理器芯片產(chǎn)業(yè)自立自強。

據(jù)介紹，“香山”是當(dāng)前國際上性能最高的開源 RISC-V 處理器核，目前已確定“香山”經(jīng)典核、“香山”高性能核“兩核”發(fā)展目標(biāo)。


RISC-V正在中國落地生花

目前市場上超過100億個RISC-V核心中，一半來自中國。并且在RISC-V基金會的3180名會員當(dāng)中，中國企業(yè)占比近一半。可見，在RISC-V領(lǐng)域，中國是一個非常重要的力量。

近年來，國內(nèi)也涌現(xiàn)出了眾多RISC-V賽道的企業(yè)，平頭哥、芯來科技、芯原股份、兆易創(chuàng)新、賽昉科技、全志科技、晶心科技、先楫半導(dǎo)體、中科藍汛、泰凌微電子、進迭時空、沁恒微電子、啟英泰倫科技、睿思芯科、樂鑫科技、中微半導(dǎo)體、航順芯片、愛普特微電子、凌思微電子、國芯科技、芯昇科技、博流智能、納思達、晶視智能、方寸微電子...等等，包括IP內(nèi)核與芯片設(shè)計等廠商在內(nèi)，據(jù)統(tǒng)計，中國目前擁有上百家公司在關(guān)注RISC-V或以RISC-V指令集進行開發(fā)，積極布局RISC-V賽道。

其中，阿里平頭哥開發(fā)的玄鐵系列在物聯(lián)網(wǎng)芯片市場廣受認可，目前已在人工智能、網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)控制等30多個行業(yè)實現(xiàn)了商業(yè)落地，出貨量超過30億顆，是中國RISC-V領(lǐng)域影響力和市占率最大的處理器；中科藍訊藍牙SoC芯片累計出貨量已經(jīng)超過10億顆，以50%以上的份額成為國內(nèi)藍牙市場的翹楚...，國內(nèi)RISC-V產(chǎn)品廣泛涵蓋MCU、語音處理器、視頻處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器等諸多領(lǐng)域。

在不久前召開的“第六屆數(shù)字中國建設(shè)峰會云生態(tài)大會”期間，北京開源芯片研究院首席科學(xué)家包云崗表示，中美企業(yè)正在研發(fā)高性能RISC-V處理器，總體處于第一梯隊。國內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)數(shù)量遠大于美國，產(chǎn)品主要集中在MCU級。

然而，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域大受追捧，并不意味著RISC-V無法進入更高性能要求的PC、數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器市場。對于RISC-V來說，高性能領(lǐng)域是一個高價值的市場，有利于RISC-V產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展，躋身高性能領(lǐng)域，是芯片架構(gòu)走向主流的重要標(biāo)志。

在這個過程中，業(yè)內(nèi)正涌現(xiàn)出一批瞄準(zhǔn)高性能RISC-V的廠商，將該架構(gòu)應(yīng)用從低端微處理器逐漸探入高性能計算領(lǐng)域，把RISC-V從嵌入式場景拓展到工業(yè)控制、自動駕駛、人工智能、通信、數(shù)據(jù)中心等場景。

同時，RISC-V國際基金會已成立數(shù)據(jù)中心工作組（Datacenter SIG）和高性能計算特別興趣小組（HPC SIG）。其中，數(shù)據(jù)中心工作組主要由谷歌、Ventana等組成，高性能計算特別興趣小組則由141名成員以及10名活躍的研究、學(xué)術(shù)和來自各種組織的工業(yè)成員組成，專注于促進高性能RISC-V處理器生態(tài)的發(fā)展。

業(yè)界正在用行動證明，高性能不再是RISC-V的禁忌之地，向高性能發(fā)展是RISC-V發(fā)展的必然趨勢。

從國內(nèi)廠商的投入力度或許也能夠體會到，RISC-V對中國芯片產(chǎn)業(yè)的重要價值。

中國工程院院士倪光南曾多次公開表示，RISC-V免費、開源的特點使得我國有了和全球一起起跑的機遇，有利于我國突破西方限制，實現(xiàn)自主可控。中國芯片產(chǎn)業(yè)和整個芯片生態(tài)將會越來越多地聚焦于RISC-V架構(gòu)，中國的巨大市場將成為支撐RISC-V的重要基地。

有業(yè)內(nèi)專家表示，中國發(fā)展RISC-V具備很明顯的優(yōu)勢：首先是一個巨量的市場做支撐，有足夠豐富的應(yīng)用場景能夠充分發(fā)揮RISC-V的多樣性；有大規(guī)模的計算機工程師團隊和專業(yè)人才；更加獨特的優(yōu)勢在于，我們沒有國外一些老牌廠商和機構(gòu)的歷史包袱，沒有它們已經(jīng)存在的商業(yè)利益或者技能上的慣性，使我們有機會從一個全新的視角、一個全新的架構(gòu)下面去做一些開創(chuàng)性工作。

不過，優(yōu)勢背后，相應(yīng)的劣勢就是中國在很多技術(shù)領(lǐng)域沒有國外巨頭在歷史上積累的豐富經(jīng)驗。同時，在高端核心人才儲備上也沒有像國外處理器、基礎(chǔ)軟件巨頭那么多。可能在專利等知識產(chǎn)權(quán)方面也存在一定差距。

但無論怎樣，隨著半導(dǎo)體市場進入一個新的階段，中國半導(dǎo)體行業(yè)需要抓住一切機遇，RISC-V對于中國的半導(dǎo)體企業(yè)來說是一個難得的機會。


RISC-V，持續(xù)向高端市場邁進

與此同時，由于云計算、AI技術(shù)的日漸風(fēng)靡，互聯(lián)網(wǎng)巨頭掌握了數(shù)據(jù)中心的市場話語權(quán)，依靠亞馬遜、微軟等巨頭的鼎力支持，ARM得以在服務(wù)器市場打開局面。然而這些互聯(lián)網(wǎng)巨頭并不愿意被處理器廠商所牽制，希望能夠做到指令集架構(gòu)中立，X86和ARM都不能完全滿足它們的需求。

因此，RISC-V進入數(shù)據(jù)中心市場似乎將成為必然的結(jié)果。再加上大量初創(chuàng)公司和行業(yè)巨頭在高性能處理器內(nèi)核和制造領(lǐng)域的努力，RISC-V指令集架構(gòu)的開源化與中立化的過程，顯然會比ARM的崛起更快一些。

除了上述國內(nèi)廠商在向高性能RISC-V應(yīng)用探索之外，國外企業(yè)也正在進行積極的嘗試。例如，SiFive發(fā)布了Performance系列高性能應(yīng)用處理器；Ventana開發(fā)了面向數(shù)據(jù)中心的多核 RISC-V小芯片Veyron V1；以及MIPS公司宣稱放棄自研架構(gòu)而押注RISC-V，目前MIPS正在利用其經(jīng)過硅驗證的CPU技術(shù)來加速RISC-V在數(shù)據(jù)中心等高性能應(yīng)用中的采用；英特爾宣布開放基于7nm的SiFive IP代工業(yè)務(wù)；Imagination推出RISC-V CPU IP——Catapult系列為異構(gòu)計算鋪路；Mobileye推出EyeQ Ultra在芯片中配備12個RISC-V內(nèi)核和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器...

近年來，行業(yè)發(fā)生的一系列“事件”似乎都在為RISC-V向高端進階按下加速鍵。

RISC-V正在向更先進的制造工藝、更強勁的性能、更高端的應(yīng)用持續(xù)演進，在高端服務(wù)器領(lǐng)域，RISC-V未來增勢一片大好。被奉為科技投資“圣經(jīng)”的ARK Big Ideas系列年度報告中預(yù)測，ARM+RISC-V的組合所占據(jù)的服務(wù)器市場份額，將從2020年的零，增加到2030年的71%；同時，ARM和RISC-V可能會在“云”業(yè)務(wù)領(lǐng)域取代英特爾X86，預(yù)計到2030年，CPU收入將達到190億美元、服務(wù)器收入達到1000億美元，合計市場規(guī)模年復(fù)合增長率達45%，可見其市場前景廣闊。


RISC-V將成最后勝出者

Jim Keller，也被稱為天才工程師，曾參與研發(fā)了蘋果iPhone 4中使用的“A4”、iPhone 4S中使用的“A5”、AMD的“K7（Athlon）”和“K8（Opteron）”以及讓AMD卷土重來的“Zen架構(gòu)”等。目前，他擔(dān)任CEO的Tenstorrent已成為AI半導(dǎo)體領(lǐng)域的熱門話題。

日前，Jim Keller 去到日本，并在 6 月 20 日舉辦的“RISC-V Day Tokyo 2023 Summer”上進行了邀請演講。同時他還舉行了媒體吹風(fēng)會，闡述了公司當(dāng)前和未來的發(fā)展方向，以及對AI半導(dǎo)體的思考。

實現(xiàn)AI計算機的關(guān)鍵之一是基于RSIC-V的CPU內(nèi)核。“創(chuàng)建基于 RSIC-V 的 CPU 內(nèi)核的目的是創(chuàng)建與 AI 加速器交互的一面，但客戶的需求分為既想要 RISC-V 內(nèi)核又想要 AI 加速器的一方。從現(xiàn)在開始，我們還將專注于 CPU 方面，并計劃擴大我們的產(chǎn)品組合。”Keller 在解釋其公司的 RISC-V 定位時解釋道。

換而言之，在RISC-V方面，Tenstorrent 不但提供IP，還將提供chiplet。

該產(chǎn)品核心是一個名為“Ascalon”的系列，這是一個超級標(biāo)量/亂序核心，最多可解碼8條指令/發(fā)出11條指令。Chiplet將以集成多個集群的大規(guī)模集群的形式提供。

由于它是 Jim Keller 制造的 CPU，據(jù)說有些公司將 SoC 設(shè)計外包給該公司，并作為 IP 提供。但Jim Keller 強調(diào)，公司不打算自己創(chuàng)建一個SoC，他目前的立場作為一家企業(yè)，其限制僅限于提供Chiplet。

另外，在回答RISC-V為何采用“完全開放”的問題時，也引用了“完全開放”的理由。例如，傳統(tǒng)的 x86 由于許可和專利的原因，由英特爾和 AMD 等少數(shù)公司控制。Arm也處于類似的情況。對于那些主要的CPU架構(gòu)來說，RSIC-V是開源的，如果你想制作自己的CPU，除了它的性能之外，還可以制作自有國家級CPU。假設(shè) RSIC-V 對于我們想要做的事情（使用）來說是最優(yōu)化的。

“如果你走向開源，你將無法回到舊的限制。我認為 RSIC-V 可以成為未來獲勝的架構(gòu)?！彼刻於荚诓粩鄤?chuàng)新，而日本也正在在基于RISC-V在HPC領(lǐng)域進行更多的創(chuàng)新。

該公司于今年1月成立了日本子公司，開始全面業(yè)務(wù)發(fā)展，但目標(biāo)領(lǐng)域是HPC，與其他地區(qū)相同，汽車領(lǐng)域也有很高的興趣。因此，日本汽車領(lǐng)域的 RISC-V 運用和 AI 運用有可能會取得進展。

Keller先生表示，“我認為軟件、硬件以及如何制造計算機將在未來兩年內(nèi)發(fā)生重大革命。因此，需要開發(fā)與時代相匹配的技術(shù)。CPU和AI加速器是一樣的“把它放在芯片上就是這樣的努力之一。我認為這并不容易，但我們需要在CPU和AI加速器上都下功夫，以實現(xiàn)下一代AI。