本文作者： 李晨光

本文來源： 半導(dǎo)體行業(yè)觀察

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　　“三分天下有其一”是業(yè)界對(duì)RISC-V架構(gòu)的定位和期許,，開源帶來的開放生態(tài)、靈活性和高度可定制性,，讓RISC-V成為搭建計(jì)算生態(tài)的一種新選擇,。

　　今年7月，RISC-V International首席執(zhí)行官Calista Redmond就指出RISC-V架構(gòu)芯片出貨量已突破百億顆,，僅用12年就走完了傳統(tǒng)架構(gòu)30年的發(fā)展歷程,，預(yù)計(jì)2025年RISC-V架構(gòu)芯片更有望突破800億顆。

　　不難看到,，RISC-V生態(tài)發(fā)展正在顯著加速,。

　　但是，RISC-V應(yīng)用此前更多集中在低算力的MCU市場(chǎng)以及生態(tài)依賴性低的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,。

　　對(duì)于RISC-V來說,，高性能領(lǐng)域是一個(gè)高價(jià)值的市場(chǎng)，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。

　　隨著RISC-V生態(tài)完備度及市場(chǎng)需求的進(jìn)一步增長(zhǎng),，以服務(wù)器,、數(shù)據(jù)中心為代表的高性能領(lǐng)域成為RISC-V產(chǎn)業(yè)下一步的落子方向。

　　Arm攻城拔寨,，RISC-V苗頭漸起

　　在目前的CPU市場(chǎng),，x86架構(gòu)及Arm架構(gòu)仍然是全球最為主流的指令集架構(gòu)。其中,，x86架構(gòu)統(tǒng)治著PC及服務(wù)器市場(chǎng),。

　　據(jù)IDC 2021年發(fā)布的《全球服務(wù)器季度跟蹤報(bào)告》顯示,，x86服務(wù)器收入占全球服務(wù)器收入的90.3%，非x86（包括Arm,、RISC-V等）服務(wù)器收入僅占全球服務(wù)器收入的9.7%,。

　　然而，面對(duì)這樣的市場(chǎng)格局,，自2008年開始,，壟斷移動(dòng)市場(chǎng)的Arm便計(jì)劃進(jìn)入服務(wù)器芯片市場(chǎng)，但由于當(dāng)時(shí)在服務(wù)器生態(tài)上的孱弱,，不少芯片廠商投入數(shù)年后便紛紛放棄該賽道,。

　　如今，隨著云計(jì)算需求變革以及Arm體系性能和生態(tài)環(huán)境提升,，一眾高手紛紛加盟,，企業(yè)開始逐漸轉(zhuǎn)向采用Arm架構(gòu)，帶動(dòng)了云端采用Arm架構(gòu)服務(wù)器比例的增加,，基于Arm架構(gòu)的服務(wù)器芯片陣營(yíng)掀起了新一輪的“突圍”,。

　　Arm推出的Neoverse平臺(tái)也成為了向服務(wù)器領(lǐng)域滲透的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力之一。

　　近年來,，云服務(wù)商也在圍繞Arm架構(gòu)頻頻發(fā)力,，AWS自研服務(wù)器芯片Graviton的成功也引發(fā)了行業(yè)的潮流，其他主要的云服務(wù)提供商也在積極布局Arm服務(wù)器項(xiàng)目,。

　　除上云廠商外,，包括富士通、Marvell,、飛騰,、英偉達(dá)等廠商也均推出了Arm架構(gòu)服務(wù)器芯片，Arm架構(gòu)服務(wù)器芯片正在取得快速的進(jìn)展,。

　　據(jù)TrendForce數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)到2025年,，Arm架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器滲透率將達(dá)到22%,，數(shù)據(jù)中心處理器格局正在悄然發(fā)生改變。

　　在Arm攻城拔寨的同時(shí),，RISC-V也對(duì)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)產(chǎn)生了興趣,。RISC-V架構(gòu)則憑借著于開源、指令精簡(jiǎn),、可擴(kuò)展,、模塊化等優(yōu)勢(shì)，在注重能效比的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域大受追捧,。但是,，這并不意味著RISC-V無法進(jìn)入更高性能要求的PC和服務(wù)器市場(chǎng),。

　　在這個(gè)過程中，涌現(xiàn)出一大批瞄準(zhǔn)高性能RISC-V的國(guó)內(nèi)外廠商,，將該架構(gòu)應(yīng)用從低端微處理器逐漸探入高性能計(jì)算領(lǐng)域,。

　　此前，RISC-V最顯著的標(biāo)簽是低功耗,，平頭哥半導(dǎo)體在2019年率先推出最高主頻達(dá)2.5GHz的玄鐵C910,，突破了業(yè)界對(duì)RISC-V的性能想象；今年11月底,，國(guó)產(chǎn)RISC-V芯片廠商賽昉科技推出了全球首款面向PC應(yīng)用的高性能RISC-V芯片——昉·驚鴻8100,；而后，據(jù)福布斯12月12日?qǐng)?bào)道,，芯片初創(chuàng)企業(yè)Ventana Microsystems公司在RISC-V峰會(huì)上發(fā)布了全球首款面向服務(wù)器的CPU——Veyron V1,。

　　1. Ventana：首款面向服務(wù)器的CPU—Veyron V1

　　據(jù)介紹，Veyron V1采用先進(jìn)的5nm制程工藝,，基于Ventana自研的高性能RISC-V內(nèi)核,，8流水線設(shè)計(jì)，支持亂序執(zhí)行,，主頻高達(dá)3.6GHz,，每個(gè)集群最多16個(gè)內(nèi)核，多集群最多可擴(kuò)展至192核,，擁有48MB共享三級(jí)緩存,，擁有高級(jí)側(cè)信道攻擊緩解措施、IOMMU和高級(jí)中斷架構(gòu)（AIA）,、支持全面的RAS功能,、自上而下的軟件性能調(diào)整方法，可以滿足數(shù)據(jù)中心的各種需求,。

　　據(jù)悉,，Veyron VT1每核性能可與Arm的Neoverse V系列（Amazon Graviton 3中的V1和Nvidia Grace中的V2）相媲美，但時(shí)鐘更高,。

　　值得一提的是,，Veyron V1采用了類似AMD EPYC處理器那樣的Chiplet設(shè)計(jì)，允許客戶從Vnetana購(gòu)買CPU,、IO模塊,，然后跟自己的加速器IP進(jìn)行集成，最后成為一個(gè)完整的芯片,。

　　按照計(jì)劃,，Veyron V1已經(jīng)流片成功，預(yù)計(jì)將會(huì)在2023年年中正式推出,，并在2023年下半年成功部署于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施,。

　　2. 進(jìn)迭時(shí)空RISC-V高性能核研發(fā)取得重大進(jìn)展

　　進(jìn)迭時(shí)空的第一代RISC-V融合計(jì)算處理器核X100在通用計(jì)算能力和面向應(yīng)用的融合計(jì)算能力上,，均取得了重大突破。X100的通用計(jì)算性能超過Arm A75,，在AI應(yīng)用,、視覺應(yīng)用、機(jī)器人應(yīng)用等方面則大幅領(lǐng)先Arm A76,。

　　鑒于上述在通用計(jì)算能力和融合計(jì)算能力上的突破,，X100非常適合用于邊緣服務(wù)器、高端智能機(jī)器人,、自動(dòng)駕駛等場(chǎng)景,。雖然市面上不乏RISC-V的計(jì)算核心，但能落地和商用的國(guó)產(chǎn)高性能RISC-V核仍十分稀缺,，X100 無論在規(guī)格,、性能、融合算力上均達(dá)到了國(guó)內(nèi)的新高度,。

　　目前搭載X100處理核,，由進(jìn)迭時(shí)空自主研發(fā)的高性能SoC也在同步開發(fā)中，并與多個(gè)合作伙伴展開深度的技術(shù)合作,。進(jìn)迭時(shí)空將為行業(yè)提供算力更強(qiáng)大,，性能更優(yōu)越的RISC-V計(jì)算芯片。

　　3. 睿思芯科：RiVAI P600邊緣計(jì)算處理器發(fā)布,，瞄準(zhǔn)差異化市場(chǎng)

　　ICCAD 2022活動(dòng)上,，國(guó)內(nèi)RISC-V廠商睿思芯科發(fā)布了新一代邊緣計(jì)算處理器RiVAI P600。據(jù)悉,，RiVAI P600 采用多核多線程的先進(jìn)設(shè)計(jì)架構(gòu),，擁有高效的數(shù)據(jù)并行處理能力，特別適用于通用計(jì)算兼具數(shù)字信號(hào)處理需求的應(yīng)用,，如數(shù)據(jù)中心,、存儲(chǔ)、WiFi6/7,、DPU,、5G通訊等場(chǎng)景，為更高計(jì)算需求提供算力,。

　　此外，RiVAI P600在架構(gòu)設(shè)計(jì)上兼容自研Mesh互聯(lián)架構(gòu),，通過簡(jiǎn)單升級(jí)即可支持16-32處理器核心,，并支持DDR5和PCIe Gen5，廣泛面向數(shù)據(jù)中心新型存儲(chǔ)和智能網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用,。

　　如今,，P600已經(jīng)與中茵微電子等數(shù)家行業(yè)頭部合作伙伴聯(lián)合打造在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品落地,，采用先進(jìn)工藝制程完成流片和硅驗(yàn)證，預(yù)計(jì)將于今年年底正式開始市場(chǎng)應(yīng)用,。

　　今年以來,，睿思芯科產(chǎn)品發(fā)布步履不停：6月，睿思芯科發(fā)布首個(gè)高性能RISC-V向量處理器DSP IP：RiVAI V7,，首次將向量處理器引入專業(yè)音頻DSP領(lǐng)域,，瞄準(zhǔn)高品質(zhì)音視頻領(lǐng)域，滿足蓬勃發(fā)展的AR/VR,、游戲及機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域?qū)?fù)雜數(shù)字信號(hào)的算力需求,。目前RiVAI V7已經(jīng)落地，在國(guó)際知名頭部客戶中完成芯片集成與驗(yàn)證,，進(jìn)入量產(chǎn)階段,。

　　7月，睿思芯科亮相DAC大會(huì)進(jìn)行專題演講,，展示發(fā)布其針對(duì)視頻圖像處理與機(jī)器學(xué)習(xí)的新產(chǎn)品RiVAI V9+,。而本次發(fā)布的RiVAI P600邊緣計(jì)算處理器，再次瞄準(zhǔn)差異化市場(chǎng),。

　　隨著產(chǎn)品線拓展,，睿思芯科旗下基于RISC-V的差異化IP產(chǎn)品將產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)一步拓展RISC-V芯片的能力池,，從技術(shù)儲(chǔ)備,、開發(fā)生態(tài)到硅驗(yàn)證，提供優(yōu)秀的PPA性能,，保證合作芯片量產(chǎn)落地,。

　　4. 賽昉科技：RISC-V在高性能計(jì)算領(lǐng)域大有可為

　　賽昉科技也在ICCAD 2022 期間表示：“隨著RISC-V基礎(chǔ)指令集的完備、RISC-V IP核的性能突破,、高性能RISC-V芯片的相繼推出以及軟件生態(tài)的日趨完善,，RISC-V架構(gòu)適合所有的計(jì)算場(chǎng)景，除物聯(lián)網(wǎng)外,，在高性能計(jì)算領(lǐng)域亦大有可為,。”

　　據(jù)介紹,，賽昉科技自研的高性能RISC-V處理器內(nèi)核——昉·天樞已被諸多芯片客戶使用,，被應(yīng)用于HPC、數(shù)據(jù)中心,、PC等場(chǎng)景,。昉·天樞是當(dāng)前可交付的最高性能的RISC-V處理器內(nèi)核，性能對(duì)標(biāo)Arm Cortex A76，采用12級(jí)流水線設(shè)計(jì),，可實(shí)現(xiàn)超標(biāo)量,、深度亂序執(zhí)行等。

　　中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員包云崗也指出,，中科院RISC-V處理器香山定位于開源,、高性能的公版IP核。如果有Arm A76以上算力的需求,，香山是一個(gè)可以考慮的選擇,。

　　前不久，騰訊宣布加入RISC-V陣營(yíng)或許也是為了研發(fā)服務(wù)器芯片,；SiFive,、英特爾與谷歌等國(guó)際廠商也開始為RISC-V進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心鋪路...

　　業(yè)界正在用行動(dòng)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(shì),。

　　與此同時(shí)，Arm近期又宣布禁止把性能先進(jìn)的Neoverse V系列授權(quán)給中國(guó)芯片企業(yè),，Neoverse V系列正是為服務(wù)器芯片而研發(fā),。如此一來，中國(guó)芯片企業(yè)勢(shì)必迅速轉(zhuǎn)向RISC-V架構(gòu),，促使中國(guó)加快推動(dòng)RISC-V進(jìn)入服務(wù)器芯片等高性能領(lǐng)域,。

　　一個(gè)新架構(gòu)要深入到原有市場(chǎng)，往往都是遵循“從低到高”滲透,，比如IoT-智能機(jī)-PC-服務(wù)器這種路線,。

　　只不過RISC-V可能會(huì)略有區(qū)別。嘉楠捷思副總裁湯煒偉表示,，由于C端的用戶數(shù)量龐大,，對(duì)于軟件完備度要求很高，因此需要體驗(yàn)足夠好才能實(shí)現(xiàn),。但服務(wù)器市場(chǎng)則由于應(yīng)用相對(duì)少,，相對(duì)會(huì)比C端更具進(jìn)入機(jī)會(huì)價(jià)值，也更具可替代性,。

　　其次是由于服務(wù)器的相對(duì)軟件棧寬度要略窄一些,，解決幾個(gè)軟件問題就可以突破市場(chǎng)。因此,， RISC-V會(huì)更先滲透到服務(wù)器領(lǐng)域,，但能走多遠(yuǎn)很大程度上取決于生態(tài)里合作伙伴的能力和努力。

　　進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心,，RISC-V挑戰(zhàn)尚在

　　RISC-V在初步證明其商業(yè)化可用的路上,，發(fā)展速度非?？臁Ｔ贗oT市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟后,，正在往更高性能、更加縱深的方向去發(fā)展,。

　　RISC-V基金會(huì)CTO Mark Himelstein透露,，RISC-V在未來幾年將會(huì)發(fā)力汽車、數(shù)據(jù)中心和安全等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,，包括最近備受關(guān)注的加速器和智能網(wǎng)卡也是RISC-V未來幾年的關(guān)注重點(diǎn),。

　　如果說穩(wěn)定性是RISC-V的安身之本，開放性是RISC-V的生命力,，那么,，向高性能領(lǐng)域邁進(jìn)就是RISC-V的競(jìng)爭(zhēng)力所在。

　　然而,，RISC-V要想成功登陸數(shù)據(jù)中心服務(wù)器,、個(gè)人電腦等高性能市場(chǎng)，還有很大的距離,，面臨諸多挑戰(zhàn),。

　　平頭哥半導(dǎo)體副總裁孟建熠此前在接受筆者采訪時(shí)表示：“數(shù)據(jù)中心肯定是RISC-V要往這個(gè)方向走的非常重要的一個(gè)方向，基金會(huì)現(xiàn)在其實(shí)是把數(shù)據(jù)中心作為一個(gè)很重要的方向在推進(jìn),。但要往高性能發(fā)展,，處理器首先本身要在性能上有突破，需要投入大量的研發(fā)精力和資金投入,；其次,，往高性能走，處理器的穩(wěn)定性也非常重要,。上層軟件棧越厚,，軟件與硬件的協(xié)同優(yōu)化就越困難，必須要求足夠的硬件穩(wěn)定性來適配更復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景,?！?/p>

　　而對(duì)于RISC-V向高性能領(lǐng)域發(fā)展在軟件上的挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院軟件研究所總工程師武延軍指出,，目前有很多核心的基礎(chǔ)軟件沒有很好的跑在RISC-V平臺(tái)上,。這里可能會(huì)有指令集規(guī)范還不成熟的問題，但更多的是這些基礎(chǔ)軟件包之前都是在X86和Arm上面去跑,，從維護(hù)者,、社區(qū)的角度，還沒有把RISC-V當(dāng)成Tier-1或者First-Class-Citizen度去對(duì)待,。這里面有理念問題,，有投入問題,，也有商業(yè)利益回報(bào)問題。

　　基礎(chǔ)軟件的意義是避免生態(tài)碎片化,，避免大家在同樣的指令集架構(gòu)下還去“造輪子”,。因此在一些基礎(chǔ)的編譯工具鏈、操作系統(tǒng),，比如GCC/LLVM,，Linux等，希望整個(gè)行業(yè)能夠合力去共同打造,，而不是說每個(gè)RISC-V處理器廠家都要自己做一套,，這其實(shí)是一個(gè)很大的浪費(fèi)。

　　另外,，開發(fā)者關(guān)心的外設(shè)IP授權(quán)問題依然在短期內(nèi)難以突破,，也是高性能RISC-V發(fā)展道路上的一大攔路虎。

　　不過武延軍表示,，RISC-V基金會(huì)理事會(huì)正在嘗試探索開源軟件曾經(jīng)走過的路,。開源軟件在初期發(fā)展階段也遇到過專利訴訟，當(dāng)時(shí)為了解決這一問題,，IBM,、英特爾、Linux基金會(huì)以及自由軟件基金會(huì)發(fā)起了名為“Open Invention Network（OIN）”的組織,，組建專利池,，凡是加入OIN組織的機(jī)構(gòu)都需要簽署相應(yīng)協(xié)議放棄對(duì)相關(guān)專利的主張，共同抵御外部的專利訴訟,。

　　“如果未來RISC-V也能形成這樣的模式,，對(duì)于外設(shè)IP專利上的障礙可能會(huì)逐掃清。但畢竟基礎(chǔ)軟件和半導(dǎo)體兩個(gè)行業(yè)不同,，半導(dǎo)體行業(yè)的專利布局和獲利的歷史更久一些,，形成的障礙、壁壘會(huì)更多一些,，可能比軟件的難度要大很多,。”武延軍說道,。

　　寫在最后

　　RISC-V于2010年誕生,，發(fā)展至今，野心初露,。

　　回過頭看,，無論是Windows+Intel，還是Android +Arm,，以及那些早已凋零的MIPS,、PowerPC等芯片架構(gòu),，決定競(jìng)爭(zhēng)終局的或許從來不是技術(shù)本身，而是豐富的上層應(yīng)用,、高效的軟硬協(xié)同以及爆發(fā)的市場(chǎng)需求,。

　　總結(jié)起來就是兩個(gè)字：生態(tài)。

　　對(duì)于RISC-V未來的生態(tài)發(fā)展趨勢(shì),，無論是IoT市場(chǎng)的規(guī)?；瘧?yīng)用，還是高性能領(lǐng)域的未來潛力,，RISC-V這個(gè)新興架構(gòu)正吸引著全球眾多參與者躬身其中。當(dāng)前,，國(guó)內(nèi)外各大科技公司正在大力布局RISC-V架構(gòu),，通過這款開源、精簡(jiǎn)的架構(gòu)平臺(tái),，設(shè)計(jì)出所需的芯片產(chǎn)品,，或者通過RISC-V延伸出其它的生態(tài)系統(tǒng)。不管是軟件還是硬件,，RISC-V的適配能力正逐步擴(kuò)大,。

　　展望未來，RISC-V與Arm和X86將會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)過程中逐漸找到自己的定位,，不斷融合,、互相借鑒、長(zhǎng)期共存,，形成“三分天下”的局面,，在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。