前幾年,在芯片領域中談到架構無外乎是x86、ARM兩大架構。這兩大架構分工明確,x86占據了PC市場95%以上的市場,ARM則壟斷手機市場。看似二者分境而治,實則業界對于二者誰主宰未來的市場的討論一直進行著。
誰也沒想到,RISC-V直接闖進兩大架構之爭,并且勢如破竹。今年7月,RISC-V內核出貨量已達100億顆,而ARM實現這一目標花費了17年,RISC-V僅僅用了12年。并且預計到2025年,RISC-V架構內核的出貨量將達到800億顆。
RISC-V的成長正在加速。
01
RISC-V極速成長
RISC-V的迅速發展超出了很多人的預料,開源指令集的魅力使得不少企業從ARM陣營轉向RISC-V,RISC-V的包容性與安全性也讓越來越多的公司選擇這一架構。
2022年,RISC-V的發展可謂欣欣向榮。
RISC-V中國陣營
倪光南院士在RISC-V的致辭中說到:“新興的開源指令集RISC-V將為我國芯片產業發展提供新機遇,如果抓住機會,就有可能在CPU核心技術上掌握主動權。”這句話也透露出RISC-V會在中國蓬勃發展的原因,離不開國內希望掌握對芯片自主技術。
一些國內芯片公司從一開始就選擇RISC-V架構,從源頭上擺脫對ARM架構的依賴,一方面避免了高昂的授權費用,另一方面也獲得了自由定制的空間。
此前國際RISC-V基金會80%以上最高會員均為中國企業,包括華為、阿里巴巴、紫光展銳、中興通訊、中科院、成為資本、北京開源芯片研究院、希姆計算等,就足以看出國內企業對RISC-V的支持。
最近,騰訊也宣布加入RISC-V國際基金會,并且是以高級會員的身份加入,這讓中國企業在高級會員中的比例進一步上升。實際上,騰訊也是最早支持“香山”開源高性能RISC-處理器的企業之一。
國內企業對RISC-V的布局很早。阿里旗下平頭哥發展勢頭強勁,已相繼發布多款基于RISC-V架構的處理器IP“玄鐵系列”;華為已成為RISC-V基金會成員,出于供應鏈安全性考慮,也在進行相關芯片產品的研發;小米生態鏈公司華米科技已于2018年發布了全球首款基于RISC-V架構的可穿戴處理器。
無論是無論是IP、設計還是終端應用都涌現諸多企業,中國RISC-V產業聯盟目前也有了超過120家聯盟會員。
在今年,國內RISC-V生態鏈條參與者正逐漸多元化。芯片IP設計開發公司方面,睿思芯科發布其高性能RISC-V V系列DSP IP,面向高端音視頻、AI市場需求,可用于處理復雜數字信號,解決AR/VR、AI等領域的復合音頻任務挑戰。
平頭哥也發布了高性能RISC-V芯片設計平臺無劍600。它一方面幫助芯片公司降低開發芯片成本和風險,另一方面向第三方IP和基礎軟件公司開放,讓更多資源接入到RISC-V生態。
芯片設計方面,躍昉科技、賽昉科技相繼發布CPU主頻超過1.5GHz的基于RISC-V的高端應用處理器,賽昉科技發布驚鴻8100芯片,是面向于高性能運算的智能視覺處理SoC平臺。并且賽昉科技在今年8月發布的JH7110芯片已經正式量產,預計明年會有十萬片以上的銷量。躍昉科技在2月推出的RISC-V SoC產品,面向邊緣計算、深度學習等高階邊緣側系統應用。
RISC-V芯片香山“雁棲湖”也在今年1月份回片并成功點亮,實測數據達到預期目標——SPEC CPU 2006分值達到7分/GHz。而且,今年迎來的發展一個里程碑,中科院計算所、北京開源芯片研究院、騰訊、阿里、中興通訊、中科創達、奕斯偉、算能等形成了聯合研發團隊,開展第三代香山(昆明湖架構)的聯合開發。
2022年,RISC-V初創企業的融資數量也不在少數,自研RISC-V DSP主控芯片的中科昊芯獲近億元人民幣A+輪融資;RISC-V處理器IP及整體解決方案提供商芯來科技,獲君聯資本領投數億元新一輪融資。
RISC-V國際陣營
很多國際大廠也在擁抱RISC-V架構。
IP廠商Imagination在今年夏季,推出了其首款商用RISC-V內核,用于片上系統(SoC)設計。IMG RTXM-2200是一款可授權的32位嵌入式實時處理器,具有高達128KB的緊密耦合存儲器,用于指令和數據。這確保了確定性響應和高達128KB的1級緩存大小以實現穩健的性能。
英特爾是今年2月宣布加入正式加入RISC-V International標準組織,成為其Premire高級會員。自加入后,英特爾也開始了大動作,宣布與西班牙超算中心聯合,掏出4億歐元(約合28.5億元),在10年內開發出基于RISC-V的超算CPU。
盡管高通一直在使用ARM指令集,但高通也正準備轉向RISC-V陣營。高通產品管理總監Manju Varma表示,高通已經基于RISC-V打造了許多產品,截至2022年,采用RISC-V架構的高通芯片出貨量已經超過6.5億顆。在今年高通與ARM之間的專利戰爆發后,高通對于RISC-V的布局更加積極。
實際上,從2019年的驍龍865處理器時期開始,高通的CPU戰略和路線圖就開始轉向RISC-V。目前,高通的PC、移動設備、可穿戴設備、聯網汽車以及AR/VR頭顯的SoC中都使用了RISC-V微控制器。
谷歌也宣布為RISC-V芯片推出新的開源操作系統,并且為其數據中心,用于“AI計算主機”,以加速機器學習工作的MXU模塊選擇SiFive RISC-V內核。
02
RISC-V生根發芽
RISC-V在全世界生根發芽,根據RISC-V International的數據,還有70個國家的3180多個RISC-V成員。
碎片化是物聯網天性,在IoT應用領域,成本重于一切。由于RISC-V擁有架構簡單、易于移植,設計成本低的特點,并且還有功耗低、體積小等優勢,滿足了物聯網時代對芯片的需求。RISC-V開源開放的特性和其輕量化的架構可以幫助研發人員從授權、功耗等多個角度降低芯片的研發成本和應用成本。
從目前RISC-V的應用來看,盡管RISC-V的應用落地相對豐富,但仍然處在積累期。RISC-V在“無線連接芯片”部分的落地會相對完整,因為其中包括藍牙、WiFi、NB在內,已經有諸多RISC-V芯片實現量產。
目前,紫光展銳的TWS真無線藍牙耳機芯片—春藤5882采用RISC-V處理器,中科藍訊的藍牙音頻SoC——“訊龍二代”BT8922E內置32位高性能RISC-V CPU。中國移動旗下芯片公司芯昇科技在近日也發布了兩款RISC-V內核物聯網通信芯片,一顆為40nm工藝的NB-IoT芯片,另一顆為22nm工藝的Cat.1bis芯片。
03
RISC-V沖向高端
躋身高性能領域,是芯片架構走向主流的重要標志。許多業內人士分析,未來RISC-V必然會向服務器、PC等主戰場發展。平頭哥的孟建熠認為,高性能、軟硬件全棧、更廣的生態合作是未來RISC-V的三個必然趨勢。
也有人預測:“RISC-V最快兩三年就可以達到ARM最強IP的性能水平,特別是在桌面級和服務器端RISC-V的CPU內核領域。”
可以看出,面向高性能發展將成為RISC-V未來的發展方向之一。為了讓RISC-V追求高性能計算,成立了RISC-V高性能計算特別興趣小組(SIG-HPC)。RISC-V國際基金把推動RISC-V在高性能計算、深度學習等領域的應用作為下階段突破的重點之一。
目前,國際方面已經有廠商計劃將RISC-V引入HPC領域。Ventana Micro Systems公司宣布推出其Veyron V1芯片,稱該芯片可提供與基于x86和Arm架構的芯片相當的性能。
該芯片最多有16個內核,可以與集群中最多12個其他芯片配對,總共有192個內核。每個內核的運行頻率高達3.6GHz,芯片將采用臺積電的5nm工藝制造。該芯片具有48MB的共享L3緩存,并支持CXL2.0互連。
需要注意的是,向高性能發展的RISC-V,會面臨來自處理器和軟件多方面的挑戰,一方面RISC-V處理器本身需要在性能方面取得突破的同時保持穩定性,另一方面基礎軟件適配也有一些難題未解。
芯片性能越高,設計的門檻也就越高。2Ghz以上的芯片架構設計,與中低端領域的MCU架構不同,涉及先進工藝,還要綜合考慮內存、算力、功耗、成本的均衡性,在有限的功耗條件下跑更復雜的IP核。同時,芯片的性能要足以承接高性能計算厚重的軟件生態。
04
總結
RISC-V在中國的發展非常迅速,英國機構Global Data甚至認為:“中國大陸在大力發展RISC-V架構,以擺脫對ARM的依賴,5年后將會見到顯著的成果,那時候說不定ARM就可有可無了。”
此語實在有些危言聳聽,但不可否認的是,RISC-V的潮流正在迅速席卷而來。但就目前來說,RISC-V不可能太快取代現有的芯片架構,一些使用ARM的企業轉向RISC-V仍要經歷漫長的過程。
Gartner芯片行業分析師也表示:“RISC-V這類芯片架構的市場需要培養5-10年才有機會與ARM競爭,現在的問題不僅僅是生態沒有建立起來,產品的性能也還有待提升。”
RISC-V的集成并不簡單,需要更多的應用來管理核心質量和驗證。隨著RISC-V的生態系統的發展,未來肯定會展現出新的優勢和挑戰。
審核編輯 :李倩
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原文標題:飛躍RISC-V
文章出處:【微信號:ICViews,微信公眾號:半導體產業縱橫】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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