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RISC-V终于等到了「掘金时刻」

今天如果用开源芯片的方式,IP是开源的,流程也是开放的,通过全链路合作的方式来去推动技术发展,持续让技术演进,那就有可能撬动更大的产业。

如果有人问全球前三大指令集,或许芯片公司门口的守楼大爷也能如数家珍地报出:X86、Arm、RISC-V。

相较于前两大架构,2010年“出生”的RISC-V被称为“第三大指令集”好像有点名不副实。

要知道,X86指令集能够占领一半以上的PC处理器市场和95%以上的服务器市场,Arm指令集则占据了全球99%以上的移动设备。而作为仅有14岁的“后辈”,RISC-V能够占据的市场份额可想而知。

不过,短短时间内,能够杀出重围,闯入两大指令集的“狩猎场”。RISC-V自然也是有自己的优势。

如同每一个名将,都有自带着独特的BUFF。比如单手举鼎的项羽,力大无穷。RISC-V天生就带着三大BUFF:开源开放、免费、可修改。

01

“大浪淘沙”中的RISC-V

我们先谈谈RISC-V尚未出现前的世界。

1978年,英特尔创造了X86指令集,并且对该架构的演进具有*的控制权。X86统治了几乎所有计算机、服务器等高性能领域。

想要使用X86指令集,不光要有钱,还要有资格。在过去的30多年,拿到X86入场券的仅仅只有AMD和Cyrix(Cyrix被威盛收购,后来威盛又将该项业务卖给中国大陆一家芯片企业成立兆芯)。

Arm公司主导的Arm架构与X86不同,虽然Arm本身在负责架构的升级,但是只做IP核生意。也就是说,想要使用Arm,有钱就行。“资格”(授权)在Arm手里,只要给够钱,都不是问题。从1997年,Arm9问世以来,在苹果A系列芯片的带动下,基于Arm自研芯片的移动端产品越来越多。

但随时可能被人取消资格、禁止参赛的世界是需要改变的。

当被世界捆住手脚,总需要有人挣脱束缚。

2010年,加州大学伯克利分校Krste Asanović教授决定开发一个开放原始代码的电脑系统,X86没资格、Arm又太贵。惹谁都别惹知识分子,Krste Asanović教授找来了David Patterson,开源、免费、可修改的RISC-V由此诞生。

RISC-V的到来,本身也有点突破“枷锁”的味道。之后,为了确保RISC-V的开源,RISC-V基金会还将总部从美国迁移到了中立国瑞士。

“名将”RISC-V带着它的尖刀,冲击着市场。2021年RISC-V国际基金会,会员数量为300多家,而到2024年,其会员数量已经超过4000家,有了超10倍的增长。在2022年,市场上量产的RISC-V处理器已经达到100亿颗,其中有50%来自中国。

目前国际上著名的开源社区Debian已首次把RISC-V作为官方支持的指令集架构,此外,Google的Android开源版本AOSP也宣布把RISC-V当作官方支持的Tier-1指令集。

作为新的指令集,只有实现盈利才能进一步保持持久的生命力。RISC-V到了“掘金时刻”,而这一时刻的带领者正是阿里巴巴达摩院。

02

掘金时刻,无剑联盟

无数国内外的科技公司和机构纷纷都涌入了RISC-V赛道,想要成为下一批“淘金者”。

2019年7月,阿里巴巴发布当时业界性能最强的RISC-V处理器玄铁910;2021年6月,中科院计算所发布高性能RISC-V处理器香山;2022年11月,美国芯片创业公司SiFive推出3.4GHz的RISC-V处理器。

与此同时,印度、巴基斯坦、俄罗斯、欧盟的政府都将RISC-V提上了议程,前后发布了不同的支持政策。

2023年更是RISC-V突破性的一年。

国内这边,北京开源芯片研究院公布第二代“香山”(南湖)开源高性能RISC-V处理器内核等,性能已超过ARM A76;阿里巴巴发布*自研RISC-V人工智能多媒体融合平台,支持运行170余个主流人工智能模型。

国际上,RISC-V服务器芯片制造商Esperanto Technologies和Ventana Micro Systems已经推出了用于云计算的芯片;Meta也推出了一款基于RISC-V架构的AI推理芯片;英特尔正在与巴塞罗那超级计算中心(BSC)合作,为超级计算机制造RISC-V芯片。

惟变所出,万变不从。

开源的RISC-V带来了新的商业模式和商业机会。

RISC-V走向大规模商业化一直是业内所期盼的。但是,由于RISC-V处理器在高性能计算领域的应用和研究依然处于探索阶段,软件生态系统、芯片、电路板和系统的可靠性问题并没有解决。

怎么进行商业化一直是业内在探索的问题。

当开源和可修改被视为RISC-V的*优势时,它们也成了RISC-V进一步发展的阻碍。虽然开发者准入门槛降低了,但这反而可能导致更严重的指令集架构碎片化。

商家自己拓展的RISC-V指令集不是标准指令集,很容易产生碎片化问题。缺乏统一性的话,软件生态系统建设就会缺乏锚点,很难让一套软件生态满足所有拓展出的RISC-V指令要求。

想要克服这个阻碍,必须建立联盟,依靠上下游公司的合作。而这只能靠具有行业影响力的大公司号召。

RISC-V国际基金会22位高级会员中有12名来自中国。在国际标准建设中,阿里巴巴领导了其中的13个主要技术小组,是公认的投入力量*的中国机构。

在2024玄铁RISC-V生态大会上,阿里达摩院正式发起了“无剑联盟”。

Synopsys、中国电信股份有限公司研究院、Imagination、青岛海尔科技有限公司、Arteris、芯昇科技等头部企业及机构首批加入。

成员将基于玄铁处理器紧密推进IP协同、工具链优化、操作系统适配、解决方案拓展、应用推广等工作,持续降低RISC-V开发成本,缩短RISC-V产品及应用上市时间,让终端厂商以更快的速度找到更适配的RISC-V方案。

例如,基于“无剑600”芯片设计平台,Imagination和玄铁实现了高性能异构算力架构,产出一批高性能芯片;Arteris将与玄铁合作保证ArterisNcore和FlexNoC片上网络互联IP及SoC自动化集成技术与玄铁RISC-V系列产品的互操作性。

建立RISC-V产业合作新范式,帮助芯片公司加速技术转化过程,降低开发成本与风险,才能充分挖掘RISC-V的商机。

走向大规模商业化是RISC-V进一步成长的必经之路。

这一次,RISC-V的掘金,玄铁不但要成为“淘金者”,还要成为“卖金铲的人”。助力RISC-V距离商用更进一步。

03

生态是发展RISC-V的关键

2023年,全世界的RISC-V科技公司的CEO都在讨论一件事:要做RISC-V的生态。

“生态”对于半导体架构来说,非常重要。芯片架构的地位,往往就在于“生态”:有多少家公司愿意使用这个指令集。

传统上,一家企业想要在自家产品中集成芯片,需要先选择供货商,供货商与指令集架构、软件生态深度绑定,因此一旦做出选择便难以更改。

类似于:淘宝吸引了很多的买家,那么买家更倾向于在淘宝上购物。随着买家数量的增加,淘宝也吸引了越来越多的商家入驻。这就使得淘宝的市场越来越大,这种效应被称为“双边效应”。

做RISC-V的生态也是同一个道理。RISC-V的生态越完善,使用的客户就越多,那么RISC-V整体的市场就越大。

一个好的生态,能够给架构带来正向循环。

Arm的生态建设就非常强悍。在2010年时,由Arm、IBM、三星、TI等厂商联合设立了非营利组织Linaro,这个机构就是合作进行开源Linux软件产品和开发工具的开发和改进,帮助Arm的合作伙伴快速推出基于Arm架构的产品。

对于新的架构来说,Arm走过的路,RISC-V都要走一遍。在RISC-V芯片已经出货百亿颗的背景下,完善RISC-V的生态化建设迫在眉睫。过去几十年,因为生态进展而中道崩殂的指令集不计其数,如MIPS、SPARC等等。

RISC-V的蓬勃发展,需要全球创新协同。

从芯片生态,到基础软件生态,再到应用和终端生态,达摩院玄铁正连接各大生态体系,让全球的开发者和合作伙伴都能更好地使用和发展RISC-V技术。

去年,由阿里巴巴、谷歌、英特尔等13家企业发起的全球RISC-V软件生态计划“RISE”,在比利时布鲁塞尔正式启动。

RISE旨在加速RISC-V新架构的软件生态建设及应用商业化进程,成员将联合推动RISC-V处理器在移动通信、数据中心、边缘计算及自动驾驶等领域的市场化落地。很多行业人士认为,RISE类似Linaro。

阿里巴巴想要促进RISC-V生态的决心不小。

在2021年,阿里巴巴直接宣布开源四款玄铁系列RISC-V处理器,包括玄铁E902、E906、C906、C910。

玄铁 RISC-V 系列已经拥有300多家客户、超800个授权数,其出货量超过40亿颗,是应用规模*的国产 CPU IP。

达摩院已经开源4款玄铁处理器,虽然意味着将损失 IP 核授权带来的收入,但另一方面,开发者们能够在开源的基础上做软硬件适配,推动RISC-V生态的发展。

围绕玄铁处理器,一个蓬勃生长的RISC-V协同创新生态雏形已初步形成。

5年间,玄铁RISC-V处理器已发布3个系列9款产品,覆盖高性能、高能效、低功耗等不同场景。

本届大会,达摩院宣布玄铁系列将面向低功耗、AI加速、车规及安全领域全面迭代升级。同时,玄铁C907首次实现矩阵运算(Matrix)扩展,为未来AI加速计算提供更多选择;下一代处理器C930也将于2024年推出。

在软件生态上,玄铁完整推出基础软件三件套——编译器TAC、编译环境CDK、部署工具集HHB,大幅提升RISC-V开发环境及工具栈效率。

在几年时间内,玄铁已经基本完成了与国际及国内主流操作系统与RISC-V的全适配。比如说安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龙蜥、统信、openKylin、创维酷开系统、RTT等操作系统,并在百余款量产芯片中得到了应用。

在硬件开发和工具链建设上,EDA厂商基于玄铁处理器开发出RISC-V仿真、调试、验证等系列工具,大幅缩短产品验证及上市时间,显著降低风险。

玄铁RISC-V处理器的长期技术积累,正逐步结出应用成果。

在2024玄铁RISC-V生态大会上,中国科学院软件研究所发布基于RISC-V的开源笔记本电脑“如意BOOK”,搭载玄铁C910处理器。在openEuler操作系统上流畅运行钉钉、Libre Office等大型办公软件。

如意BOOK首次打通了从底层芯片到操作系统到商用软件的RISC-V全链路,且全部开源开放。中国科学院软件研究所RISC-V行业生态负责人郭松柳表示:“我们期待更多开发者基于如意BOOK进行原生RISC-V开发,共同丰富RISC-V的软件应用生态。”

在去年的玄铁RISC-V生态大会上,阿里巴巴就公布了生态计划。针对芯片开放社区开发者、行业伙伴分别推出了“RISC-V学院计划”、“玄铁优选芯片”。以此建设帮助RISC-V生态,推动芯片落地。

玄铁处理器已经在AI、5G通信、自动驾驶、金融等领域展开广泛应用创新。

在电力行业,国网智芯公司基于玄铁处理器研发面向工业应用的高能效、高安全、高可靠的AI芯片,可用于变电智能巡视、源网荷储协同调度等场景,全面赋能数智化电网建设;

在ICT领域,中国电信研究院采用玄铁RISC-V研发云桌面、AI边缘盒子等新硬件,助力打造“端-边-云”全面应用;

在机器人方向,亚博智能推动RISC-V首次进入ROS机器人领域,基于玄铁处理器的Mlik-VMeles开发板研发SLAM建图与避障导航小车;

润开鸿联合达摩院在玄铁RISC-V上更好地发挥了OpenHarmony分布式技术应用优势,落地金融、交通等行业。

04

尾声

前些日子,欧盟已经宣布大力投资RISC-V架构,想要以此实现半导体芯片的独立。

如将不尽,与古为新。开源早已成为处理器芯片发展的新趋势。

正如阿里巴巴达摩院院长张建锋在会上所说,从软件到硬件,开源已经成为数字产业的大势所趋。“开源是手段,而开放是思想,RISC-V的魅力正在于此”,他表示,“它是透明的、与时俱进的,让大家都能在兴趣驱动下作出自己的创新贡献。”

在PC产业,英特尔是通过IDM模式加卖芯片的方式去推动了芯片产业的发展,但这种模式需要很多的资源、上百亿美元的收入才能支撑这样的一个产业。而且一旦利润下降就会被不看好,这也是为什么英特尔股票下跌。

智能手机产业,Arm也用更轻的方式,不卖芯片,只卖IP,让其他的企业去做芯片,这样也能够撬动一个更大的智能手机的产业。

今天如果用开源芯片的方式,IP是开源的,流程也是开放的,通过全链路合作的方式来去推动技术发展,持续让技术演进,那就有可能撬动更大的产业。

张建锋表示:“随着新型算力需求激增,RISC-V发展迎来蝶变,即将进入应用爆发期。达摩院将持续加大RISC-V的研发投入和生态共建,推动行业上下游协同创新发展。”

由达摩院引领,RISC-V终于等到了“掘金时刻”。

【本文由投资界合作伙伴微信公众号:半导体产业纵横授权发布,本平台仅提供信息存储服务。】如有任何疑问题,请联系(editor@zero2ipo.com.cn)投资界处理。

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