RISC-V在中国：除了研发更多的核，还要过这关
本帖最后由 塞巴斯蒂安 于 2022-4-16 11:30 编辑作为全新一代精简指令集，RISC-V 在 AIoT 时代被寄予厚望，国内外新兴 RISC-V 企业和原有科技巨头纷纷布局卡位，RISC-V 似乎爆发在即，生态建设成为胜负手关键。
近日，全球权威 AI 基准测试 MLPerf 发布最新榜单，在聚焦低功耗、高能效的 IoT 领域 Tiny v0.7 榜单中，基于阿里平头哥玄铁 RISC-V C906 处理器的软硬件联合优化方案，取得了全部 4 个指标的第一，创下了 MLPerf Tiny 有史以来 RISC-V 架构提交的最好成绩。
这让 RISC-V 重回国人视线。的确，从 CPU 核、芯片、软硬件协同、开发板到应用，中国 RISC-V 的发展最为兴盛。这次的突破，更是印证了 RISC-V 的 AI 高能效。
离成功越近，往往挑战越大。RISC-V 在中国，正处于关键的繁荣前夜。
一、RISC-V 有望 " 三分天下有其一 "
众所周知，CPU 架构是芯片产业链的核心，其不仅决定了 CPU 的性能，而且在很大程度上引领着整个芯片产业的发展脉络。
从市场现状来看，全球指令集呈现双寡头格局，基于 X86 和 ARM 架构的处理器长期占据绝大多数市场份额，X86 架构在 PC 及服务器市场一家独大，移动市场则由 ARM 架构一统江湖。
在这样一个格局中，中下游厂商大多只能在这二者之间选择，但是 ARM 的授权费用昂贵，传统 X86 的授权又过于复杂，业界一直期待在 CPU 架构领域能有更多选择——他们开始将目光投向 RISC-V。
RISC-V 架构开放、灵活、模块化，特别适合满足 AIoT 时代场景碎片化、差异化的市场需求，产业界普遍认为它有望成为下一代广泛应用的处理器架构。Semico Research 甚至预测，到 2025 年，RISC-V 市场规模将超 10 亿美元。
经过短短几年发展，RISC-V 国际基金会会员单位已遍及诸多知名公司、院校和研究机构，甚至连 X86 的主导者英特尔也宣布加入。截至目前，已经有超过 70 个国家的 2000 多家企业和机构加入。
平头哥生态负责人杨静观察到，从地域来看，美国、欧洲和中国是 RISC-V 主要的贡献地。
" 美国是 RISC-V 架构发源地，基础实力很强，热衷于高性能、数据中心方向的尝试；欧洲结合超算，在工业方面有较强的诉求；而中国，主要由来自市场需求的驱动，注重 IoT、边缘计算的高能效、低功耗，并逐渐向高性能进发。" 杨静说。
在全球 RISC-V 生态中，中国地位凸显，一方面，中国企业对技术自研极其重视，RISC-V 成为摆脱 " 卡脖子 " 的一个最佳选择；另一方面，中国有着繁盛的 IoT 行业以及丰富的应用场景，驱动 RISC-V 技术和生态进化。
目前，RISC-V 国际基金会共有 19 个高级会员，来自中国的会员近三分之二，既包括阿里、华为、中兴、紫光展锐等企业，也包括中科院计算所和软件所等科研机构。
https://www.risc-v1.com/data/attachment/forum/202201/16/223534poh3zpprrgp8pebg.pngRISC-V 基金会高级会员单位
难怪中国工程院院士倪光南会表示：" 几年来，我国产学研用各界通过评估和试用，普遍认为 RISC-V 架构先进，功能完善，有可能在 AI、IoT、大数据、云计算等新一代信息技术领域获得市场优势，从而在未来世界主流 CPU 架构格局中，达到三分天下有其一。"
二、本土厂商不断拓宽RISC-V边界
中国公司也的确是最早试水 RISC-V 的那拨人，在技术转换间就完成了更新。
2018 年，阿里平头哥开始从多年的自研架构 C-SKY 逐渐切换至 RISC-V，成为国内最早涉足 RISC-V 的技术团队之一。2019 年，平头哥发布当时业界最高性能 RISC-V 处理器玄铁 C910，此后又陆续推出了玄铁 E902、C906、E907 等多款 RISC-V CPU IP，覆盖了从低功耗到高性能的各类场景，成功应用于微控制器、工业控制、智能家电、图像处理、人工智能和汽车电子等诸多领域。
" 我们是把很多自研架构中的经验融入到 RISC-V 里面去，因此加速了 RISC-V 技术的发展。从 8 系列到 9 系列，我们开发了多款处理器，满足不同 IoT 场景对高能效、低功耗乃至高性能的需求。" 平头哥副总裁孟建熠表示。
2021 年 10 月，平头哥玄铁 C910 成功兼容安卓系统，可运行 Chrome 浏览器等应用。这也是芯片行业首次实现 RISC-V 架构对安卓的支持，意味着 RISC-V 架构有望打破场景壁垒，成为高性能芯片设计的新选择。
这是国内最早探索 RISC-V 高性能的尝试，此后有更多机构入局。中科院研发的高性能 RISC-V 处理器核—— " 香山 "，在 28 nm 制程上实现了 " 雁栖湖 " 的首代核心。到第二代核心 " 南湖 " 上，制程进化到 14 nm。
在这群中国技术人的努力下，RISC-V 处理器的可用性及覆盖面大大提升，让它真正从一个象牙塔的基础架构，走向市场化发展。
全志科技、兆易创新、华米科技在内的芯片厂商都相继推出了基于 RISC-V 的 SoC、MCU、DSP 芯片等产品。
兆易创新和芯来科技开创了 IP 核供应商与设计企业联手先例；以全志 D1 为代表的通用 RISC-V Linux 芯片量产，意味着低成本 RISC-V 高性能处理器开发板已来，而它采用的，就是平头哥玄铁 RISC-V C906 处理器。
就在 4 月 7 日，基于阿里平头哥玄铁 RISC-V C906 处理器的软硬件联合优化方案，在聚焦低功耗、高能效的 IoT 领域 Tiny v0.7 榜单中取得了全部 4 个指标的第一，创下了 MLPerf Tiny 有史以来 RISC-V 架构提交的最好成绩。
RISC-V 国际基金会 CEO Calista Redmond 对这一成果赞扬有加 : " 物联网领域的 AI 技术竞争激烈，不同层面的定向优化对于以极低功耗取得新突破至关重要。阿里此次的工作证明了其在 RISC-V 产业的领导者地位，也给全球 RISC-V 社区和生态的发展提供了信心。"
权威 AI 榜单 MLPerf Tiny V0.7 性能数据对比
孟建熠表示，这一成绩的取得，依靠阿里在算法、编译、硬件的软硬一体创新。这也意味着在 AIoT 领域，RISC-V 架构能以极低的计算代价实现定制化 AI 功能。
" 我们提供了一个通用的软硬一体优化的优秀基础，下游厂商完全可以基于此做更深度的 AI 优化，以更好满足不同场景和领域的定制化需求。" 孟建熠说。
三、一件更紧要的事
作为一种新架构，RISC-V 发展的基础就是要研发出可用的 CPU 核。但核并非越多越好。如今，市场上 RISC-V 核并不少，但真正实现大规模量产的核，却也不多。
国际 RISC-V 基金会的资料显示，全球已有 111 个开放或商用的 RISC-V 处理器核，其中就有包括了去年开源的平头哥玄铁 E902、E906、C906、C910 等 4 款量产处理器 IP。当时，平头哥还一并开源了基于玄铁的多操作系统的全栈软件及工具，蔚为壮观。
平头哥的这一举动，让不少人看不懂，但对于产业而言，这太重要：处理器 IP 是多，可是经过市场化验证的处理器太少！没人用，意味着漏洞风险更大，后续优化可能性更低，也更不可能被人用。
这个逻辑指向的，是架构发展的根本问题——生态。平头哥开源 4 款成熟的 RISC-V 核，向大家分享自己成功趟出的一条路，就是希望破解 RISC-V 生态难题。
" 从生态来讲，任何一家企业的商业逻辑不应只是去看 IP 或某一环节，而是要尽力参与到更大的生态系统里面去，更多思考可以商业化的可能性。这样在帮助 RISC-V 更快成熟起来的同时，每个参与者才会受益其中。" 杨静解释说。
她举例称，以 IP 核为中心投入 1 元，生态价值就增加 20 元。在重视核的的研发的同时，更要重视生态的培育。生态是一个价值放大器，也是 RISC-V 真正发展起来必须要过的一关。
据介绍，玄铁系列开源至今，很多高校、科研院所都在基于玄铁做研究，已经出了关于玄铁架构的分析论文，同时高校的计算机体系结构课程里面也已经在使用玄铁的处理器；另一方面，有很多初创企业已经开始在早期项目里使用了玄铁的 IP 核，特别是新兴的 FPGA 厂商。
孟建熠也观察到，RISC-V 在 IoT 领域较为成熟，一些合作伙伴已经从产品研发走向了产品量产，开发者也随之越来越多："RISC-V 是一个面向未来的架构，正在经历一个从小孩子长大成人的过程，已经走在了生态繁荣的前夜。未来，RISC-V 还要走向数据中心等高性能应用场景，平头哥将继续加大投入，加快生态建设。"
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回过头看，无论是 Wintel（Windows+Intel），还是 AA 联盟（Android +Arm），以及那些早已凋零的 MIPS、PowerPC 等架构，决定竞争终局的从来不是技术本身，而是丰富的上层应用、高效的软硬协同以及爆发的市场需求。
总结起来就是两个字：生态。而且生态的培育，是一个漫长的过程，需要各界携手同行。
繁荣前夜，中国 RISC-V 技术人的长征，才刚刚开始。
完
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