全志与平头哥携手合作，RISC-V已成芯片设计主流选择

皋陶

2019年7月，阿里旗下半导体公司平头哥发布了成立以来首款产品——RISC-V处理器玄铁910以及普惠芯片计划。


一年之后，平头哥阵营再次迎来重磅合作伙伴，国内重量级的智能语音芯片厂商全志科技（以下简称“全志”）和平头哥达成战略合作，全志将基于平头哥玄铁处理器研发全新的计算芯片，并将应用于工业控制、智能家居、消费电子等领域，预计3年出货将突破5000万颗。

全志为何选择平头哥的RISC-V IP？


全志和平头哥的合作将为RISC-V的发展带来哪些新的动能？


而平头哥在旗开得胜之后，又将如何站稳脚跟、规划未来，始终走在RISC-V时代前列？


未来的RISC-V生态能否在点点星火之中逐渐燎原？


相得益彰


作为国内老牌芯片厂商，全志每年芯片出货量在亿颗级以上。


对于此次拥抱RISC-V，全志科技CTO丁然认为这是理性的选择。


丁然提到，全志有非常明确的战略主线，即围绕大视频的MANS，形成多媒体、模拟、无线、服务这一潜力无限的矩阵布局，无论市场热点如何切换，全志都能迅速切换补位。


选择RISC-V同样也是在这一战略指导下的新思维。


他解读到，一方面AIoT应用不断多元化，为RISC-V IP提供了新的机会。另一方面，通过对RISC-V在生态的进阶、工具的便利等诸多细节的多维度考量，彰显出高性价比的全景图，从而让全志入局。

当然，不同于过去PC、移动互联网时代，AIoT时代的芯片本身就需要底层技术的革新。


基于 RISC-V极简、开源、模块化及可扩展的技术特性，亦将担当承担历史重任、撬动未来格局的新支点。


而在决定一款CPU是否能够广泛普及的因素中，生态和架构、指令集同样重要，历史上x86横扫桌面电脑、ARM称雄移动终端等，关键原因之一就是其所拥有的生态环境，包括易用的开发工具、固件库、软件库、嵌入式OS和Linux以及丰富设计方案等。


伴随着RISC-V生态的逐步完善，多个RISC-V开源版本及商用IP诞生，科技巨头和初创公司的纷纷布局，众多行业应用在遍地开花。


此际，全志与平头哥的合作，也将为RISC-V的发展注入全新动能。

虽然，在RISC-V产品线中，平头哥是全志第一家合作的企业，但两者的合作“火花”其实早有端倪。


丁然介绍道，在中天微被阿里收购成为平头哥转向RISC-V之后，就看好其基于多年在处理器设计方面的技术积累基础。


玄铁910刚一发布，全志就第一时间进行了相关评测，在选择切入RISC-V架构时也将平头哥作为一个重要的战略合作伙伴，如今的合作可谓水到渠成。


据悉，双方首款合作产品已开始研发，即全志基于平头哥玄铁906和902处理器开发通用算力芯片，全志已发现玄铁906在内存访问管理方面实现了新的扩展优势，提升了整体系统性能。


同时，经过优化，芯片量产周期可进一步缩短，并有望在功耗上实现新的突破。


未来，全志还将推出更多基于玄铁系列处理器的芯片。


诚然，生态不是一朝一夕能够建立的。正如全志科技副总裁陈风所言，全志希望这一产品尽快面世，接受市场的检验，并建立正反馈环。


从产业链来说，包括芯片原厂、软件厂商、终端厂商、应用开发商等都对 RISC-V非常期待，全志期待在软件、开发工具等层面一起合力，推动RISC-V生态快速发展。

普惠“初心”


爱因斯坦曾说过：把简单的事情看复杂，可以发现新领域；把复杂的事情看简单，可以发现新规律。平头哥作为RISC-V架构的“先行者”，对自己的“使命”也跳脱出传统思维，为立志简化设计开启解锁之路。


先来看看目前传统通用芯片的“痼疾”：传统通用芯片行业存在资金投入大、研发周期长等缺点，虽然SoC芯片设计方法相比ASIC设计方法已经有了很大的效率提升，但从IP到系统集成验证再到软件调试的过程依然耗时久、投入大，基本一款芯片从定义到设计再到流片成功需要超过一年多的时间。


而平头哥背后的母公司是阿里巴巴，其自然延续了“让天下没有难做的生意”之使命，平头哥致力于成为AIoT时代芯片的基础设施提供者，降低企业设计芯片的门槛，让芯片更普惠。

而这也是平头哥选择RISC-V切入的本质所在。传统方法开发AIoT芯片成本高昂，伴随着IC开源开放的大趋势，RISC-V架构呈现出强生命力，开源架构带来的可扩展、可定制化的特点，对于场景驱动、性能功耗需求各不相同的AIoT芯片可谓最佳拍档。


但真要普惠，仍需累沙土、积跬步。


因平头哥核心团队拥有十年以上的CPU和芯片研发经验，长期从事自研指令架构、CPU微体系结构与系统芯片产品的研发，累计销售超15亿颗。


正是过去在自研指令集上的技术积累以及IP Core的大规模商用经验，平头哥“高起点”出发，通过软硬件的深度整合，对处理器、SoC架构和操作系统等全方位做深度优化，提供包括CPU、OS和算法深度整合的高性能低功耗平台，从而让企业更加专注于创新技术的开发，并可更快更好地开发出有竞争力的产品。

此外，作为当前平头哥处理器系列中性能最高的玄铁910，因流水线设计非常复杂，若没有一套完整的验证环境，开发者难以进行修改，因而第一阶段平头哥决定开放使用。


这意味着用户可以无门槛地获得高性能CPU的FPGA代码，快速开展芯片原型设计和架构创新，尤其是对于一些FPGA应用场景，则完全实现了零费用。

更为关键的是，玄铁910的诞生为全球企业带来高端CPU架构的第二种选择，并且无需承担昂贵的授权费用。


有验证说在5G、网络通信、人工智能、自动驾驶等领域，玄铁910可将芯片性能提升一倍以上，同时降低一半成本。


在实现平台的整合之后，平头哥在生态层面的打造也不遗余力。据悉，平头哥将与合作伙伴一起，面向AIoT等各种领域构建软硬件的技术生态，利用阿里巴巴在AIoT领域丰富的应用场景，面向各领域开源开放，为全球AIoT芯片提供平台化的解决方案。


以点带面，平头哥从性能、平台、开发费用、生态层面惠及RISC-V产业链，正逐步显现其巨大的潜能。


“芯”济天下


经过不断的砥砺前行之后，RISC-V阵营呈现出蓬勃发展的态势，已相继吸引IBM、NXP、西部数据、英伟达、高通、三星、谷歌、华为、阿里与特斯拉等100多家科技公司加入，行业也在协力构建生态系统。


据Semico Research预计，2025年将有624亿颗RISC-V CPU内核芯片。


正如我国院士倪光南所言，RISC-V将在未来CPU竞争中三分天下有其一。


此前很多人担忧的产业生态不成熟，以及犹豫要不要拥抱RSIC-V进入开源领域的问题，将会因为更多企业的快速涌入而迎刃而解。


而随着平头哥与全志的合作进入实质阶段，RISC-V也将翻开新的篇章。

究其缘由，平头哥凭借数十年在嵌入式CPU IP核开发与应用累积的经验和实力，使得玄铁910出手就是高招。


一方面，RISC-V作为开放的指令架构，需要经过深度优化才能实现更高的性能，平头哥过去在自研指令集上的技术积累以及IP Core的大规模商用经验，是绝大多数企业所不具备的。

通过对于处理器架构、工具链和开发环境等的深入了解，辅以“应用驱动”的思路开发，使得RISC-V核拥有实时、可靠、安全和计算增强等面向领域的核心技术。


另一方面，玄铁910自研架构中经过产品验证的指令技术与RISC-V精简指令技术融合，在指令方面相比原始的RISC-V稳定可靠，同时有平均20%以上性能的提升。


此外，在处理器的设计技术上，玄铁910在原有高性能处理器2发射的基础上，发展成3发射并行架构，流水线深度从10级发展成12级，单位性能提升40%以上，达到7.1 Coremark/MHz，工作主频达到2.5GHz，整体指标在原有技术上提升一个层次。


平头哥在RISC-V的进展，可概括为“厚积薄发正当时”。


更值得强调的是，端云一体化的优势不容小觑。

除CPU外，平头哥还推出了集成CPU、存储器、OS和算法的全栈解决方案，其中AliOS Things可以实现低功耗低成本的云端接入，云端一体是平头哥软硬件基础能力的体现，亦是普惠AIoT芯片的基础。


阿里云作为国内最大的云服务商，在云端积累了丰富的应用生态资源。基于平头哥芯片平台的产品能天然接入阿里云，与云端应用生态对接后将形成新的产品形态。


在打响了与全志合作的“发令枪”之后，平头哥也将面向新技术和新场景的涌现，持续推进自研CPU IP的研发，在包括CPU、SoC平台以及应用相关的安全、可靠性等技术上加大投入力度，特别是针对应用的优化和工具链体系的完善。

未来，端侧处理器将和云端NPU芯片实现更多的协同。同时，平头哥将持续探索DSA等核心技术，为企业提供更有竞争力的芯片基础设施。

RISC-V时代的浪潮正奔涌而来，未来的风云际会值得期待。