走入更高算力应用,生态繁荣前夜的RISC-V未来可期
原标题:走入更高算力应用,生态繁荣前夜的RISC-V未来可期
导读:
每隔一段时间一些陈年老剧便会翻红网络亮剑士兵突击家有儿女甄嬛传等经典剧集受到年轻网友追捧二十世纪八九十年代的央视版四大名著电视剧更是网友二创的宝藏这...
每隔一段时间,一些“陈年老剧”便会翻红网络。《亮剑》《士兵突击》《家有儿女》《甄嬛传》等经典剧集受到年轻网友追捧,二十世纪八九十年代的央视版四大名著电视剧,更是网友二创的“宝藏”。这些经典影视剧,承载着一代代人的青春回忆,成为各年龄段观众共同的文化乐园。2月1日,在国家广播电视总局指导下,由中...
PC、移动互联网、物联网、人工智能……一轮又一轮技术应用热潮的背后,是一代又一代计算芯片架构的此兴彼落。其中,开源的RISC-V架构正以其逐渐繁荣的开放生态,进入更广泛的应用领域,成为CPU架构的“第三极”。而其中,中国企业正成为RISC-V生态中不可忽视的重要“玩家”。
在此背景下,3月14日,由阿里达摩院举办的2024玄铁RISC-V生态大会在深圳举行,汇聚业内精英,共同探索RISC-V在技术创新、应用拓展、生态合作等多层次多领域融合发展的有效路径。
RISC-V,打造CPU领域“第三极”
在CPU领域,产业格局曾经历了这样的发展历程:在PC时代,依托Intel等少数巨头的强大技术实力,完全封闭的x86架构成为了PC和服务器的主流架构。而进入移动互联网时代后,更丰富的应用场景让生态的概念愈发重要,采用IP授权模式、“半开放”的Arm架构成功“上位”。
移动互联网之后,随着物联网、人工智能等技术应用热潮此起彼伏,业界正期待一种完全开源、依托开放生态的全新选择,而拥有开源、精简、模块化等诸多优势的RISC-V,正由此开始备受行业追捧,成为搭建计算生态的“第三极”。
对芯片设计企业而言,相较于完全封闭的x86架构和需要不菲授权费用的Arm架构,RISC-V的开源模式能够大幅降低芯片设计的周期和成本,并依托越来越繁荣的生态,迅速覆盖更多的应用。这些优势让RISC-V从最初的被观望状态,很快便成为半导体产业的新宠,发展速度远超预期。
据RISC-V International统计,2022年全球采用RISC-V架构的处理器出货量超过100亿颗,仅用12年就走完了传统架构30年的发展历程,预计未来几年RISC-V采用率将以40%年复合增长率增长,2030年RISC-V架构芯片更有望突破160亿颗
在技术创新和市场需求的双轮驱动下,RISC-V发展潜力尽显。这个肩负着打破芯片架构“双寡头格局”使命的后来者,被寄予与英特尔x86和Arm架构三分天下的厚望。
在此趋势下,RISC-V不断强势扩张自己的“朋友圈”。
苹果积极转向RISC-V阵营,Intel业务也延伸至此,高通联手英飞凌、恩智浦、博世、Nordic等多家芯片巨头成立新公司,旨在推广RISC-V架构芯片。
此外,包括新思科技、Meta、Imagination、瑞萨电子等国际厂商都在围绕RISC-V生态积极布局。以及“硅仙人”Jim Keller的加入,给RISC-V阵营增添了不少底气。
行业巨头入局RISC-V,已成为全球技术及市场演进发展的风向标之一。
谁在引领中国RISC-V潮流?
在RISC-V掀起的潮流中,中国企业毫无疑问已经成为了生态的中坚力量。上文提到的100亿颗出货中,有近一半来自中国,中国的巨大市场将成为支撑RISC-V的重要基地。
中国工程院院士倪光南多次公开表示:“近年来,RISC-V已成为中国CPU领域最受欢迎的架构,为我国掌握芯片产业发展主动权提供了新机遇。中国芯片产业要大力发展壮大RISC-V产业生态,争取在万物互联的新时代中,使得RISC-V发展成为世界主流,形成x86、Arm和RISC-V三分天下的格局。”
多重因素驱动下,国内涌现出一批RISC-V玩家,包括阿里达摩院、芯来科技、赛昉科技、全志科技、博流智能、中科蓝讯等产业链上下游企业,相继推出了软硬件产品和解决方案。
据不完全统计,中国目前拥有上百家公司在关注RISC-V赛道,从IP、芯片到开发板,从工具、编译器、中间件、程序库到解决方案,都已有越来越多的企业参与进来,在生态层面全面发力。
中国RISC-V在经历了从0到1之后,正在进入从1到N的阶段。其中,以阿里巴巴为代表的芯片企业率先抢占了先机,是国内最早涉足RISC-V的技术团队之一。
2015年,阿里宣布与当时大陆唯一拥有自主嵌入式CPU IP core的中天微合作研发云芯片架构,这是阿里成立16年以来首次踏进半导体领域,也为后续入局RISC-V埋下了伏笔。
2017年10月,阿里成立达摩院,以芯片作为核心研究方向之一。此后,阿里芯片布局版图不断扩大。
2018年4月,阿里全资收购中天微,之后很快就交出了亮眼成绩单,快速研发出的轻量级处理器玄铁E902,证明了RISC-V的可行性;
2019年7月,阿里发布当时业界性能最强的RISC-V处理器玄铁910,打破了RISC-V性能天花板,让基于RISC-V架构的高性能芯片成为可能;
2022年11月,阿里发布高能效处理器玄铁C908,推动RISC-V进入了高能效计算的蓝海领域;
2023年11月,阿里发布三款玄铁RISC-V处理器:首次实现AI矩阵扩展的C907、满足Vector1.0标准的C920,以及高性能实时处理器R910,大幅提升了加速计算能力、安全性及实时性,加速推动RISC-V在自动驾驶、AI、企业级SSD、网络通信等场景的大规模商用落地。
成立6年多以来,阿里达摩院打造出了丰富的玄铁RISC-V处理器家族,目前已拥有从低功耗、低成本到高性能、高能效的C、E、R系列的9款RISC-V处理器产品家族,广泛应用于边缘计算、无线通讯、工业控制、通用MCU等30多个领域及应用场景。玄铁处理器已成为当前国内RISC-V领域影响力和市场占有率最大的处理器产品系列,出货量已达40亿。
在不断丰富处理器IP产品家族的同时,达摩院还推出了一系列芯片设计平台和开发板。
例如,2021年5月,阿里推出RVB-ICE、RVB-D1、RVB2601三款开发板,并公布端云一体软件平台,进一步为开发者和企业提供了体验RISC-V技术的桥梁;2022年8月,阿里发布首个高性能RISC-V芯片平台“无剑600”及SoC原型“曳影1520”,首次兼容龙蜥Linux操作系统并成功运行LibreOffice,刷新全球RISC-V一系列纪录。基于无剑600软硬件全栈平台,开发者可快速开发RISC-V芯片,推动迈向2GHz高性能RISC-V边、云应用新时代。
可见,在为各行业提供高性能RISC-V产品,推进RISC-V软件生态建设方面,阿里达摩院都占据了先发优势。
RISC-V生态,崭露头角
从目前出货情况来看,RISC-V芯片早些年更多是集中在低算力的MCU市场以及生态依赖性低的物联网领域。但随着人工智能的崛起,以及RISC-V架构本身的迭代、深度开发与生态适配,RISC-V已经能够进入更多的高算力应用场景。
无论是x86还是Arm架构,都是在新兴市场和新兴应用中成长起来的。RISC-V也要率先找到突破口,形成规模化应用的示范效应,再逐渐向更多领域扩展,然后形成一个“滚雪球”似的生态循环。
随着RISC-V生态完备度及市场需求进一步增长,从IoT市场走向高性能领域是RISC-V近年来的发展主线,也是芯片架构走向主流的重要标志。
在此次生态大会上,生态伙伴展现了RISC-V架构的全方位突破,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,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。这款产品的发布,加速桌面级软件应用生态的完善,助力RISC-V迈向通用计算生态。
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-V Meles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。
在2024年玄铁RISC-V生态大会上,达摩院宣布玄铁处理器家族全新迭代升级: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,并将集成到其他玄铁处理器中;下一代旗舰处理器C930也将将持续向更高性能演进,显著提升AI计算处理能力,预计将于年内推出。
一系列动态和成果,呈现出RISC-V性能不断突破边界,以及行业上下游产业链的发展速度和全面布局态势。在行业厂商的共同努力下,RISC-V处理器的可用性及覆盖面大大提升,助力其从一个象牙塔的基础架构,真正走向市场化发展。
在创新应用层面,RISC-V市场正在给人一种遍地开花的感觉,每个领域几乎都有很多新的尝试。2023年,达摩院提出“所有芯片,都值得用RISC-V做一次“的号召。
另外,达摩院针对行业伙伴还推出了“玄铁优选伙伴”、“玄铁优选芯片”以及“社区开源贡献奖”三个重要奖项,以感谢在RISC-V技术推广、生态建设中有着卓越表现的机构、企业和社区开发者。这些奖项不仅是对获奖者技术创新的认可,更是对整个RISC-V生态发展的重要推动。
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,达摩院正在连接各大生态体系,让开发者和合作伙伴都能更好地使用和发展RISC-V技术。
繁荣生态支持商业化落地
此次生态大会上,还值得关注的是达摩院牵头发起的“无剑联盟”。对于一个开源生态而言,商业化落地能力至关重要。通常,我们评价一个生态是否繁荣,生态中的企业能否更好、更快地实现产品商业化落地是关键的评价标准之一。
此次成立的“无剑联盟”正是为了帮助RISC-V生态企业实现更快、更好的商业化落地,旨在构建开放、协同、普惠的RISC-V芯片商业服务体系,帮助芯片公司加速技术转化过程,降低开发成本与风险,取得更大的成功。
为此,达摩院联合Imagination、电信研究院、新思科技、Arteries、中移芯昇等产业链上多家核心企业,面向应用领域,围绕玄铁CPU实现更深度的软硬件协同,为企业提供从芯片设计到制造的全链路商业能力,实现高效解决方案,全加速进RISC-V产业化进程,探索RISC-V商业合作新范式。
针对构建产业新范式的无剑联盟,Arteris表示 :“RISC-V 对未来半导体所需的应用定制化提供了无限的可能性。Arteris提供片上网络(NoC)互连 IP 和 IP 部署技术,加速基于玄铁CPU的SoC开发和集成,从而帮助客户实现快速的高性能和高能效SoC设计流程,降低成本。”
Imagination也指出,通过提供成熟领先的GPU和NNA解决方案,与玄铁CPU处理器之间实现更高效的协作,从系统层面提升效率。与玄铁构建从SoC原型设计到解决方案的全链路合作,推动RISC-V桌面级应用成为现实。
联盟成员将通过全链路的开放合作,互惠共赢的商业机制,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。
不难理解,对于正在上升期的RISC-V架构技术而言,只有更多的开发者、企业使用和参与进来,才能共同推进生态进步,让这一技术在芯片和操作系统等软硬件层面发展起来。
“无剑联盟”作为RISC-V产业化的加速器,旨在帮助每一家芯片公司取得更大的成功。
玄铁正引领RISC-V步入生态繁荣前夜
回溯发展历程,RISC-V在证明其商业化价值的路上不可谓不快。在IoT市场站稳脚跟后,快速向更高性能、更加纵深的方向去发展。
当前,RISC-V的出货量已经足以证明其具有良好的商用场景,并且已经完成了从IoT单点突破向各领域多点开花的生态跨越,RISC-V步入生态大繁荣的前夜。
在RISC-V生态“拼图”上,一些玩家正在积极参与,工具链逐渐成熟,软件功能也越来越完善。同时,也看到了很多知名开源社区,开源操作系统发行版等都开始支持RISC-V,把其当作Tier1的指令集来支持。
在这一系列生态成果背后,阿里达摩院功不可没。
除了上述硬件产品的丰富布局和性能突破之外,软件生态是达摩院的又一勋章,持续改善RISC-V在多应用市场的生态匮乏问题。
主导RISC-V与安卓融合,全面适配主流操作系统
在软件生态上,阿里作为先行者做出了前无古人的尝试。
从2020年开始,阿里内部启动了玄铁C910处理器兼容安卓系统的项目,并在2021年初完成了安卓系统的Linux内核、运行时库、JAVA虚拟机、软件模拟器、编译工具等主要技术栈的支持,在全球范围内首次流畅运行安卓系统的基础功能。
这一成果已成为RISC-V历史上的标杆事件之一,也极大地提振了行业信心。
2022年,谷歌与阿里达成贡献者许可协议,双方就安卓系统支持RISC-V架构等工作进行技术合作和分享,玄铁RISC-V移植安卓的代码还被安卓AOSP社区收录进系统源代码,这是安卓官方首次对RISC-V架构的原生支持。2023年10月,谷歌正式官宣安卓全面支持RISC- V架构。
在适配安卓过程中,阿里累计进行了12万余行代码的修改,对73万余个testcase作了测试,在推动RISC-V正式接入安卓开源生态的过程中发挥核心作用,谷歌安卓官方接受的首批RISC-V补丁就来自阿里巴巴。首款基于RISC-V的安卓设备也将于2024年大规模商业化落地。
与此同时,阿里还大力推动RISC-V软硬件生态的发展,目前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、Linux、OpenHarmony、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龙蜥、统信、openKylin、openEuler、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,真正放大了RISC-V的应用想象力。
据了解,基于玄铁处理器,RISC-V已跑通钉钉、福昕PDF、搜狗输入法等商业应用,持续扩大RISC-V的软件应用生态。2023年,在openKylin操作系统的支持下,玄铁与钉钉合作完成了对钉钉2.7万个文件、17个第三方库的编译,同时突破了Qt、CEF等关键软件框架的兼容性问题,使得钉钉成为第一个在RISC-V上跑通的商用IM产品。
阿里在全面适配主流操作系统中取得的成果,意味着RISC-V已经完全有能力通过云、边、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。
总的来看,RISC-V芯片生态与操作系统等基础软件生态正加速融合。
坚持开源开放,推进普惠算力
另一方面,为加速生态开放与协同创新效率,阿里在2021年云栖大会上将玄铁RISC-V系列处理器与基础软件面向全球开源。
截至目前,阿里达摩院以玄铁处理器为中心,初步构建起一个开放的、活跃的RISC-V生态网络。阿里坚持开源开放,玄铁C910一面世就对外开放,MCU芯片设计平台“无剑100 Open”也已开源,2021年阿里还宣布包括玄铁E902、E906、C906、C910等4款量产处理器IP开源,以及基于OpenXuantie的多操作系统的全栈软件及工具。
阿里是RISC-V领域第一家全栈化开源的公司,通过全面“交钥匙”的方案,加速了软硬件技术的协同发展,有利于更快触达应用层面,进一步推动RISC-V架构走向成熟。
未来,阿里将继续连接生态内的开发者和不同伙伴,推进RISC-V生态与更广泛的生态体系融合,与各界共享普惠算力技术的红利,持续贡献开放生态及社区。
玄铁RISC-V进展不断
在刚刚过去的2023年,达摩院玄铁RISC-V生态进一步发展:
2023年3月,阿里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,在软件工具及应用层面大大提升RISC-V开发环境及工具栈效率。
5月,阿里联合谷歌、英特尔、高通等全球13家企业共同发起全球RISC-V软件生态计划“RISE”。与跨行业伙伴加强协同合作,旨在加速RISC-V软件生态建设及应用商业化进程,推进RISC-V软件生态的繁荣发展。
8月,阿里玄铁联合38家企事业单位共同发起RISC-V工委会,并当选首届轮值会长,共同推动软硬件标准和行业应用体系构建。
8月,阿里发布了首个面向多媒体AI增强场景的RISC-V全栈软硬件平台。
所谓“时势造英雄”,回顾指令集发展历程不难发现,无论是Wintel(Windows+Intel),还是AA联盟(Android +Arm),以及那些早已凋零的MIPS、PowerPC等芯片架构,决定竞争终局的或许从来不是技术本身,还离不开丰富的上层应用、高效的软硬协同以及爆发的市场需求等在内的生态考验。
RISC-V同样如此。
以阿里为例,基于玄铁处理器,达摩院持续发展RISC-V全栈技术,已完成了从处理器IP到芯片平台、编译器、工具链等软硬件技术的软硬件深度融合。
此外,达摩院在深化产业生态方面持续发力,一方面将RISC-V技术链条上从事芯片、工具、基础软件、应用等各个环节的从业者连接起来,构建开放的生态,实现高效的技术迭代;另一方面,则将RISC-V与已有生态连接在一起,包括安卓、Linux等开源生态,以及企业主导的生态等。
生态成绩的背后,是达摩院玄铁多年来围绕产品技术研发、软件生态及标准化建设等多方面的投入,降低各行业拥抱RISC-V的门槛,通过提供芯片落地的全链条服务,帮助合作伙伴缩减芯片研发成本及时间,帮助厂商一起进行下游应用推广,加速量产落地。
可以说,阿里在构建RISC-V芯片生态上迈出了重要一步,给行业打造了一个成功的范本,引领了芯片行业的新趋势,进而吸引国内外科技企业和机构纷纷涌进RISC-V赛道。
生态的壁垒在于“双边规模效应”,即采用RISC-V架构的芯片越多,围绕在RISC-V架构的软件开发者和用户也就越多,反过来新的芯片公司和开发者也就更倾向于RISC-V架构。这也是RISC-V软硬件生态齐头并进的主要因素。
RISC-V渐入佳境,走向生态“深水区”
在RISC-V良好的发展势头下,各国政府的关注力度更是把该技术的研发推向了高潮:
印度政府资助的相关项目开始向RISC-V 靠拢,让RISC-V成了事实上的 级指令集;
巴基斯坦政府也宣布将RISC-V列为 级preferred architecture;
2022年6月,俄罗斯数字发展部宣布将大力扶持RISC-V处理器的发展;
欧盟在2022年9月发布《关于建立欧洲开源硬件、软件和RISC-V技术主权的建议和路线图》报告,声称支持RISC-V与开源硬件;
2023年底,巴塞罗那 超级计算中心 (BSC-CNS) 展示了基于RSIC-V架构的新型Sargantana芯片,巩固了BSC在欧洲RISC-V开源计算技术研究领先地位的关键一步。
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无论是各地兴起的RISC-V热潮,还是从全球芯片巨头的态度和布局中都能看到,RISC-V必然是一个重要选择。
RISC-V之父、图灵奖得主David Patterson也表示:“RISC-V是一个全球现象,有超过60个 的开发者们在研究它,几年后RISC-V将无处不在!”他甚至断言,到本世纪末,未来产品开发的主导ISA将是开放的RISC-V架构。
这不仅是一个趋势,更像是一场技术革命的爆发。
SHD Group预计,2030年基于RISC-V的SoC营收更是预计高达920亿美元,复合年增长率高达47%。
展望未来,我们有理由相信,RISC-V与Arm和x86将会在竞争过程中逐渐找到适合自己的定位,不断融合、互相借鉴、长期共存,形成“三分天下”的局面,在各自擅长的领域发挥优势。
至少,从目前来看,RISC-V已经成为Arm和x86架构之外的“第三极”。
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