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RISC-V遍地開花,下一步會在哪些應用領域率先落地?

2023-09-14
作者:王潔
來源:電子技術應用

RISC-V是一種開源指令集架構(ISA),由于開放源代碼、簡化指令集、模塊化設計、可擴展等特性,使得RISC-V成為了一個具有潛力的指令集架構,短短十幾年的發展,已經吸引了大量開發者和廠商入局,呈現處遍地開花的勢頭。根據RISC-V基金會的數據,2022年采用RISC-V芯片架構的處理器核已出貨100億顆。隨著RISC-V生態的加速發展以及市場需求的進一步增長,RISC-V也開始逐漸從物聯市場走向高性能領域,下一步熱門賽道將步入AI、車載數據中心等領域。

近日,RISC-V產業中備受關注的2023 RISC-V中國峰會在京舉行,吸引了眾多業界企業和科研院所的參加。會上,多家芯片設計公司發布新品,例如,北京開源芯片研究院則公布第二代“香山”(南湖)開源高性能RISC-V處理器內核等,性能已超過ARM A76;阿里平頭哥發布了首個自研RISC-V AI平臺,支持運行170余個主流AI模型;算能公布RISC-V CPU SG2042服務器集群,可以為下一代云計算、人工智能、數據分析提供支撐;奕斯偉計算發布國內首顆基于國產工藝平臺的RISC-V車載微控制單元……11家企業發布了12項RISC-V新成果。

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左起依次是:算能科技產品總監陸吉年,平頭哥半導體生態副總裁楊靜,奕斯偉計算高級副總裁、首席技術官何寧,沁恒微電子技術總監、瑞斯科研究院院長楊勇,芯來科技市場戰略副總裁李玨(電子技術應用 現場拍攝)

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左起依次是:Semidynamics 創始人兼CEO Roger Espasa、Andes晶心科技董事長暨執行長林志明、賽昉科技董事長兼CEO徐滔、SiFive產品營銷高級經理林宗民(電子技術應用 現場拍攝)

RISC-V在哪些領域的應用潛能較大?

RISC-V架構是完全開源的,相比X86和ARM等主流指令集,具有更大的靈活性和可定制性,使得RISC-V在AI和機器學習領域具有巨大的潛力。

眾多跡象看到,RISC-V已經進入到了高性能發展階段,平頭哥半導體生態副總裁楊靜表示,主頻在2GHz以上的很多的應用都可以用RISC-V做了。除了性能上的提高,有兩點還值得關注:一是在高性能之上的軟件配套,從應用接到硬件中間有一個漫長的過程,需要產業鏈上下游每一個環節的共同參與,才能更好地讓RISC-V真正落到應用中去;二是要找準自己的生長點,找到爆發應用,ARM當年爆發在手機市場,而如今憑借RISC-V本身的靈活和可擴展性,發展起來的AI市場則有望帶飛RISC-V,平頭哥的Vector、 Matrix以及AI相關的部署工具都是為此準備的。如果RISC-V潛能在AI領域的充分釋放,將在無孔不入的AI時代未來可期,平頭哥將在提高RISC-V算力和加強AI能力的過程中進行持續投入。

奕斯偉計算高級副總裁、首席技術官何寧也表示,RISC-V在今后兩三年的時間里可以發力的地方非常多,將不再僅局限于物聯網應用為主。除了AI計算,車載芯片以及多媒體計算領域,如TV、機頂盒等多媒體處理相關的應用,未來會是RISC-V非常適合的場景。還有一些對于算力有要求但是又不太涉及生態軟件的,如DPU,也會是很好的落地場景。

隨著自動駕駛和智能交通技術的發展,車規級芯片的需求持續增加。RISC-V架構應用到車規級芯片上無疑為汽車行業提供了更多的選擇,并有望降低相關成本和復雜性。

芯來科技市場戰略副總裁李玨表示,以往車載芯片主要基于ARM架構或歐洲一些芯片公司的私有架構,RISC-V的開放架構為國產車載芯片的研發提供了更廣闊的選擇面。汽車電子市場在內部也歸結于邊緣側市場,需要前端實時性且算力比嵌入式大的場景,而RISC-V有定制方面的優勢。相比ARM,RISC-V的定制能力較強,當前車載系統在軟件和工具鏈方面仍然碎片化,導致應用程序適配問題。若底層指令集能支持統一標準,上層的AUTOSAR和軟件開發就有可能利用RISC-V的標準場景做統一。因此,汽車電子有望成為RISC-V下一個爆發點。

隨著云計算和大數據的快速發展,對高性能處理器的需求將不斷增加,RISC-V處理器核的優勢在于體系結構簡單、功耗低、芯片兼容性強,在高性能計算領域有很大優勢。何寧認為,PC和移動端的應用軟件移植工程巨大,相對于PC,數據中心落地的速度會更快。因為私有云在中國越來越普遍的情況下,面向某個行業的應用,對于軟件的所有權、數量等方面可控度比開放軟件強很多。這種情況下進行軟件的移植和適配,加上開源社區的貢獻,反而可能更容易比PC、移動端更快落地。

算能科技產品總監陸吉年在分析了RISC-V在IoT受歡迎的原因之后,對數據中心也是充滿信心?!癐oT的豐富發展是來自于RISC-V在設計的時指令集是模塊化的,而模塊化應對碎片化的市場,可以通過1+1、1+2、1+3來解決問題,這是一個最優解。做MCU、CPU需要各種各樣的工具鏈,維護各種各樣的操作系統。RISC-V提供了一個統一的環境,幫助解決這些問題。”陸吉年表示相信數據中心,“因為GPU太貴了,經過了30年的發展,很多技術都在迭代,降低成本、提高性能,但是GPU現在還是很貴。那么這個方向是對的嗎?是不是有一些Vector與TPU結合的場景?現在看來可能是最大的機會?!?/p>

如何進一步推動RISC-V的產業化落地?

目前RISC-V在物聯網、智能穿戴等領域得到了廣泛應用,并已走向高性能領域。何寧認為,推動產業化落地的關鍵在于產品,產品落地了, RISC-V的計算架構自然也就落地了。何寧分享了三點體會:

一是內核能力要強。通過自己建設內核研發能力,并迅速轉化成產品的競爭力,有利于縮短產品研發周期,加快產品落地,反過來帶動RISC-V的架構落地。

二是產品本身要有影響力。每一個立項的產品至少應該有潛力能夠成為行業頭部,這樣的產品具有一定的示范效應,能夠帶動RISC-V架構落地。

三是要實現生態的規模化推廣,其應用的產品數量一定要多。奕斯偉計算的原則是:凡是能采用RISC-V架構的都采用。這樣每年就會有很多顆產品同時產業化落地,采用RISC-V架構的比例就會越來越高,規?;軓?。

何寧表示,奕斯偉前幾年一直潛心于建立自己內核和產品的能力,不斷完善產品線,最終積累了數十款RISC-V架構產品,在推動RISC-V生態落地上發揮自己的力量。

沁恒微電子是國內首批基于自研RISC-V內核構建芯片、共建生態并實現產業化的企業,也是RISC-V全球生態建設的積極參與者。峰會期間,沁恒帶來自研并批量應用的青稞RISC-V系列芯片及應用方案,具備“3省3集”特色,即省電、省腳、省錢,集成 USB、集成藍牙、集成以太網,讓應用更省、讓連接更便捷,助力RISC-V更快落地。

沁恒微電子技術總監、瑞斯科研究院院長楊勇也分享了公司在自己的小生態建設上的體會,沁恒在RISC-V和ARM芯片上一直是并行出貨的,現在需求逐漸轉向RISC-V。并且還提供了一個免費的集成開發環境MRS(MounRiver Studio) IDE,全系列RISC-V、Arm芯片產品,一手做芯片,一手做開發相關的周邊,自研USB、藍牙、以太網等主要接口技術,產品和開發生態建設雙輪齊驅。

多家芯片巨頭齊入局RISC-V

8月初,全球五大半導體大廠高通、恩智浦、博世、英飛凌和Nordic聯合成立了一家公司,旨在通過支持下一代硬件開發來推動RISC-V在全球的應用。新公司位于德國,重點關注汽車芯片應用,并將擴展到移動通信和物聯網。此舉進一步表明汽車芯片市場開始全面擁抱RISC-V。

SiFive產品營銷高級經理林宗民表示,這五家公司在表達一個態度,告訴大家RISC-V的這件事情是更可行的,而且更有選擇性。

賽昉科技董事長兼CEO徐滔認為,這五家公司成立一個RISC-V合資企業做汽車電子芯片,是一個里程碑式的事件。因為一個生態的形成一定要大公司推動,RISC-V從2015年發展到現在,熱情主要在創業公司,大企業推動卻甚少。此次五家大公司聯合做RISC-V汽車芯片是非常高調的一次,對整個RISC-V生態系統是一個有力的推動,能夠帶動RISC-V在其他領域快速發展。今后,其他大企業入局RISC-V也不無可能。

Andes晶心科技董事長暨執行長林志明提到,這個RISC-V合資企業相關新聞稿里沒有提到是否會采用其他公司的IP,這個公司未來是做芯片還是做IP還不得而知。

Semidynamics 創始人兼CEO Roger Espasa認為,五大企業聯合成立RISC-V公司是一個好消息。五大企業自身在不同的領域有不同的技術專長,有的是在功能安全性方面,有的是在其他方面。在之后的研發過程中肯定需要更多的IP,而有些IP買現成的會更加便利,希望他們未來繼續從在場的這些公司購買IP。

多家芯片大廠的加入反映出對RISC-V開源技術的認可和投資,于整個產業生態而言,將會對進一步推動RISC-V的普及,并為半導體產業的創新帶來更多機會。

變化與未來

回顧RISC-V產業近年來的發展與變化,徐滔認為最明顯的一點是RISC-V走向高端了。對于兩三年前就在談的“三足鼎立”一詞,他當時并不認同,因為RISC-V的誕生就是為了全方位的計算平臺。而如今RISC-V原來A5系列的核已經不錯了,現在A7系列,超過10的核已經很多。很多公司都已經發布基于RISC-V的高性能芯片,包括在數據中心和AI領域,Vantana、Texrant、Rivos等美國的初創企業也都是聚焦于數據中心的高性能計算。國內大量新的初創公司也獲得了資金支持,專注于高性能計算。種種跡象表明,RISC-V走向高端的趨勢已經非常明顯。

林志明則是對當前半導體產業的現狀表達了一些擔憂,認為疫情之后眼前是有一點迷霧,這個迷霧來自于經濟下滑和半導體行業周期波動,他表示:“北美經濟去年下半年以后轉差,全球知名大公司紛紛裁員,很多創業公司在融資方面產生了困難;另外,出乎大家的意料,2021年半導體的需求突然高漲,到2022突然轉為下滑,現在大家都在調整庫存。何時全面復蘇,還有待時間考驗,但是前程是看好的,半導體產業庫存調整會有終結的一天,經濟下行久了就會反轉回來。因此,需要更多的投入把眼前的事情做好。"

林宗民回顧了今年5月底啟動的全球 RISC-V 軟件生態計劃 “RISE”,這是一個整個半導體業者參與的計劃組織。RISE成員將緊密協同合作,優化和拓展 RISC-V 基礎軟件及應用,推動 RISC-V 架構在不同操作系統上實現快速移植,縮短處理器從硬件研發到應用落地的時間,進而為 RISC-V 應用商業化提速。RISE發起者之一的谷歌已正式官宣,2024年Android的新版本將支持RISC-V架構,這也意味著RISC-V跨入主流應用最重要的部分。

Roger Espasa提到了ChatGPT, ChatGPT的爆發式出現引發人們對于計算能力的需求大大增加。在2016年-2017年,機器學習產生了一個大的爆發,如今ChatGPT又帶來了計算需求方面大的爆發。大家都開始考慮如何利用ChatGPT解決自己的問題,通過利用RISC-V增加擴展,更好地利用ChatGPT帶來的各種功能。

“RISC-V是從底部開始做起的,如今已經到了中高端,包括服務器,當然需要一定時間發展壯大。最終會進入到HPC、GPU,以至于全覆蓋?!盧oger Espasa對RISC-V的未來表現出了十足的信心。

從全球視野來看,國際大廠紛紛加入到RISC-V的隊伍中,讓“后來者”吃下“定心丸”;從國內來看,RISC-V一直被認為是本土芯片實現趕超的機遇,中國各界一直積極支持,促進RISC-V持續蓬勃發展。隨著技術的不斷進步和市場需求的增加,RISC-V有望在未來成為半導體領域的重要力量。


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