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发展速度“狂飙”,2025年采用RISC-V的处理器将突破800亿颗

2023/03/03
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虽然RISC-V的诞生已经有10多年,但站在5年前,我们仍然觉得RISC-V是一项新技术,因为它没有产品落地。今天五年过去了,RISC-V的势头已经逐渐清晰,赛道也慢慢跑出来了。

以过去一年中全球的事件为例,作为RISC-V创新高地北美,实现了从处理器IP到软件,到数据中心的全面探索;欧洲的很多老牌公司都在逐步从原有架构转到RISC-V架构;亚洲的发展也十分迅速,以晶心、赛昉、香山、芯来和平头哥为代表的公司都在努力推动处理器的发展。3月2日,阿里平头哥举办玄铁RISC- V生态大会,会场火爆,中国RISC-V生态显现繁荣之势。

图 | 到2025年采用RISC-V架构的处理器将突破800亿颗

RISC-V基金会预测,到2025年采用RISC-V架构的处理器将突破800亿颗,在IoT领域,2025年RISC-V的市场占有率将达到28%。而在RISC-V最有机会发力的AI和机器学习领域,RISC-V的市场复合增长率将超过70%,2027年左右将会有250亿设备在生态中。

针对RISC-V在AI和机器学习中的探索,算能高级副总裁王雷表示:“思考RISC-V和AI的结合是一种非常自然的选择,目前不论是训练还是推理,更多的是基于GPU的做法,但GPU本身是一种相对专用的加速器,虽然它一直在提高完备性,但它作为一个加速器和主控CPU间的协作依然需要开发者付出非常多的工作去解决协同的问题。由于这是最先出来的生态,人们的容忍度比较高,但随着模型规模的增加,更贴近数据流动的CPU跟加速引擎更深度耦合的架构,才是更符合大规模部署的结构。这为RISC-V指明了非常好的方向,它有很强的扩展性,可以很好地解决CPU跟加速引擎之间的延迟问题、带宽问题,可以形成更完整、更一致的解决方案和结构。”

“在这个方向上,不止算能,其实有很多企业都在推进实践,包括谷歌的TPU也在尝试探索加速引擎和RISC-V结合的编程范式,以更高的效率去支持AI的workload。” 王雷补充道。

为防碎片化,基金会引领标准化是关键

从基金会的角度,他们正在把如何工作、如何运行、如何标准化的原理告诉大家,不是产品,竞争前标准化的技术,就像今天的以太网、USB一样,促进整个行业的全球协同。平头哥半导体有限公司副总裁孟建熠透露:“平头哥在2023年3月1日已经取得了第一张架构兼容性测试证书。”

为什么基金会要颁布这样的证书?这是因为对于RISC-V来说,要增加标准不难,但容易导致过程和现象的碎片化,长期维护下去要花精力,让全球的生态接纳它们更是不易,所以需要基金会出面进行协调和统一。

据悉,在基金会的领导下,过去一年中有6项标准已经完成,预计今年上半年会达到10项左右。

平头哥在推动RISC-V生态中发挥了怎样的作用?

过去几年中,在RISC-V处理器及芯片研发上,平头哥已经推出了3大系列8款RISC-V处理器,覆盖高性能、高能效、实时可靠等场景需求。

图 | 平头哥已经推出了3大系列RISC-V处理器

在操作系统方面,平头哥已基本完成国际及国内主流操作系统与RISC-V的全适配,包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龙蜥、统信、openKylin、创维酷开系统、RTT等操作系统。这意味着RISC-V完全有能力通过云、桌面、终端等不同操作系统承接软件应用,上层应用开发者0代码即可顺滑实现架构兼容。

图 | 平头哥已完成龙蜥操作系统与RISC-V的适配与优化

“操作系统本身就要适配很多芯片,RISC-V的蓬勃发展,对于操作系统社区、厂商或者操作系统从业人员来说,是一个巨大的机会。去年,阿里云和平头哥还有中科院软件所PLCT实验室成立了RISC-V ARCH SIG,主要就是做基于RISC-V发行版的工作。” 龙蜥社区理事长、阿里云研究员马涛表示,“未来如果‘云-边-端’都用RISC-V的话,可以让操作系统更加通用和普适,用一套软件就能解决各种各样的问题;同时操作系统研发人员可以更深入投入到一些更有价值的核心组件研发中去,这个对于很多开源社区和操作系统研发都是非常利好的事情。”

在软件工具及应用层面,平头哥首次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,大大提升RISC-V开发环境及工具栈效率。

在玄铁生态和商业化应用方面,今天嘉楠科技发布了全球首款支持RISC-V Vector1.0标准的商用量产芯片K230;算能推出64核RISC-V服务器芯片,与平头哥的合作从嵌入式芯片量产,走向云端芯片的全面探索。关于这一点,笔者将在后面单独拿出来讲一讲。

面向芯片开放社区的15万开发者,平头哥首度推出在线学习平台“RISC-V学院计划”,鼓励参与全球RVFA认证。针对行业伙伴,平头哥推出“玄铁优选芯片”计划,推动生态芯片落地;同时设置“玄铁优选伙伴”,首批授予给全志科技、爱普特、算能、博流智能、清微智能、云知声、匠芯创、AFP物联等8家公司,肯定他们对RISC-V生态作出的突出贡献。

另一侧,云知声智能科技股份有限公司联合创始人李霄寒表示:“之前我们一直在观望,当看到有越来越多的伙伴在用RISC-V,我们认为云知声也需要做这件事儿了。因为我们做边缘侧,边缘侧就是螺蛳壳里面做道场,没有尽头,卷到无能为力,这个性能才算ok,以前在这方面的工作花的资源蛮多的。2019年下半年,我们开始和平头哥合作,在采用了开源的RISC-V后,IP上花的钱减少了,我们就可以腾出更多精力让科学家、算法工程师集中在算法本身的演进、性能和模型的训练上面。”

关于为什么选择平头哥?李霄寒透露:“因为平头哥的IP兼容性、延续性特别好,如果我们在一款芯片上把相应的算法优化到极致,那我们在做第二款的时候,工作量会少很多,在以前不是这样的。”

国产RISC-V处理器首次挺进服务器领域成今日焦点

基于平头哥的IP,北京算能科技推出了首款国产64核RISC-V处理器SOPHON SG2042,去年年底已经成功流片,预计今年3月推出服务器样机。这标志着RISC-V处理器开始挺进服务器市场,要知道Arm也是在最近几年才在服务器市场有较快的成长,市占率依旧在10%以内。

图 | 北京算能科技推出了首款国产64核RISC-V处理器SOPHON SG2042

根据王雷的介绍:“SOPHON SG2042支持双芯片互联,每颗芯片支持4通道DDR4,最大支持256GB内存容量,支持ECC,支持32通道PCIe Gen4,SoC设计下不需要单独的芯片组,FCBGA 57x57封装,典型功耗为120W。”

在生态方面,SOPHON SG2042已经完成了对于多个服务器操作系统的适配,并完善了相关软件栈和编译器的支持。

关于为什么有勇气尝试用RISC-V来做国内第一颗服务器端的芯片?王雷这样说:“我相信开源的力量,我职业生涯的最早期是做Linux,留下了一个非常深的印象,当一个开放的、底层的技术架构取得了共识,我认为它是不可逆的,对于底层技术架构非开放的空间是没有办法再取得它的位置。”

要撼动X86的地位,不是容易的事情,但大家都不喜欢一家独大的状态,尤其它是一个封闭的系统,大家认为这个领域应该有不同的做法,所以ARM有了它发展的空间,我们相信RISC-V也会取得它的机会和空间。此外,这一两年来,随着越来越多的RISC-V芯片的推出,其生态的发展确实超乎预期,我们认为这个共识正在明确下来,不论是云端、边缘,还是终端,我们都相信这个架构的前景一定是非常广阔的。”

写在最后

今天,我们看到越来越多的企业正在参与到RISC-V的建设中来,生态越来越完善。正以为如此,我们看到英特尔都开始投入RISC-V大家庭。英特尔软件和先进技术事业部副总裁谢晓清表示:“英特尔IFS计划将提供半导体代工制造服务支持包括RISC-V的各种芯片,也将进一步推动软件开源开放,促进生态创新。”这从侧面来看,不失为RISC-V产业向前迈进的一大步。

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平头哥半导体有限公司于2018年9月宣布成立,是阿里巴巴集团的全资半导体芯片业务主体。平头哥拥有端云一体全栈产品系列,涵盖数据中心人工智能芯片、处理器IP授权等,实现芯片端到端设计链路全覆盖。

平头哥半导体有限公司于2018年9月宣布成立,是阿里巴巴集团的全资半导体芯片业务主体。平头哥拥有端云一体全栈产品系列,涵盖数据中心人工智能芯片、处理器IP授权等,实现芯片端到端设计链路全覆盖。收起

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电子产业图谱

与非网副主编 通信专业出身,从事电子研发数余载,擅长从工程师的角度洞悉电子行业发展动态。