(文/程文智)RISC-V架构自2010年正式推出,很多企业从最开始的观望,到开始真金白银投入,再到2022年底基于RISC-V架构处理器实现100亿颗出货量,时间不过12年。其实,产品真正大批量推向市场只是最近几年的事情而已。
RISC-V主要发明人Krste Asanovic教授更是在不久前SiFive举办的上海、北京、深圳三城巡讲- “2023 SiFive RISC-V中国技术论坛”上宣称,未来五年RISC-V将迎来迅猛增长,到2025年RISC-V处理器核的出货量将达到800亿颗。他认为RISC-V将势不可挡,会应用到各个领域。
RISC-V主要发明人、SiFive共同创办人兼首席架构师Krste Asanovic教授
RISC-V为何会无处不在
指令集架构高度符合马太效应,同时指令集架构的竞争不只是技术层面的竞争,更多的是商业模式的竞争。为什么说RISC-V势不可挡,会无处不在,正是因为产业界对新商业模式,对一个可用于所有领域的稳定、开源、开放的指令集架构的渴求。
Krste Asanovic教授认为每个时代都会有对应主导的指令集,例如微处理器时代的x86架构,移动互联时代的Arm架构,在当下更垂直纵深的半导体商业模式下,以苹果、特斯拉为代表的行业领军公司都在自定义硅系统的产品设计,灵活开放的RISC-V架构正是为顺应“Vertical Semiconductor”(垂直半导体)时代而生。
更何况,RISC-V内生的指令集架构优势正在日趋明显,优异的PPA(Power/ Performance/Area)性能,基于开源架构的更多竞争也在激发更多的创新……比如说针对垂直应用的RISC-V内核供应商就有阿里巴巴平头哥、Andes、Cortus、Esperanto、Imagination、MIPS、NSITEXE、Rivos、Semidynamics、SiFive、TensTorrent、Ventana、芯来科技等等,选择非常多。
在Krste Asanovic教授看来,RISC-V与Arm最大的不同是,Arm的IP供应商只有一个选择,而RISC-V有更多的供应商可供选择,即便客户换了IP供应商,之前所做的软件驱动、系统和应用都可以沿用,无需从头开始开发。这样更便于客户选择市面上更优秀的产品。
更为重要的是,RISC-V的生态系统经过这几年的发展,已经准备就绪。据SiFive企业营销与业务开发资深副总裁刚至坚先生介绍,截至目前RISC-V国际基金会的会员数已经超过了3664个(相比2019年之时的435个,3年半时间增长了超过742%),相比去年底的数据,则是增长了超过15%。其中包括110家芯片厂商、54家软件厂商、146家研究机构、3家系统集成商、18家服务商(Fab、设计服务)。
对于RISC-V这样一个新兴的处理器架构来说,软件生态至关重要,这也是RISC-V进入更广阔的应用市场的前提。在论坛的专题讨论环节,有观众现场询问Asanovic教授RISC-V未来发展最关键的3个要素是什么,Asanovic教授回答:“Software!Software!Software!”
确实,对RISC-V来说,仅仅指令集的开源还远远不够,整个行业要实现敏捷开发、快速迭代,需要包括开源处理器、开源工具链、开源IP、开源SoC、操作系统、编译支持等全方位的生态。特别是面向高性能芯片领域,RISC-V尚需统一操作系统、算法库等软件生态的支持。
目前RISC-V已经实现了对于LiteOS、FreeRTOS、Linux、安卓AOSP(2022年,平头哥RISC-V移植安卓的代码被安卓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)等众多等操作系统的支持。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各类软件应用。
SiFive首席现场应用工程师张岩先生在介绍RISC-V从嵌入式到应用处理器及开发工具时首先强调了,“RISC-V有着增长最快的软件生态系统。”SiFive可以说是RISC-V软件工具和操作系统的最有力贡献者,提供从编译器(GCC, LLVM, PoCL)到调试工具、实用程序库(GDB, binutils, newlib, glibc)到Linux内核端口、ISS模型(QEMU)等。“而今天,所有SiFive的软件工具都将免费提供给客户,没有任何许可证秘钥控制。”
当然,RISC-V的生态构建需要行业参与者的合力,SiFive也深知此事不易,从一开始便注重生态体系的构建,目前已在软件工具、操作系统等维度构建了自己的生态圈。
在这次论坛上,众多生态合作伙伴,例如Synopsys、Imperas、思尔芯、芯带科技、 IAR、LAUTERBACH、Green Hills Software一同亮相,或通过专题演讲、或通过Demo展示,纷纷从自身视角阐述了对RISC-V生态构建的助力,以及如何与SiFive展开合作。Synopsys作为业界领先的从验证到实现IP技术的提供商,在针对RISC-V这一新兴的CPU生态体系,将加强和RISC-V生态中的领军企业比如SiFive展开全方位合作,通过系列合作共同帮助客户快速解决SoC设计当中使用RISC-V CPU面临的验证和实现流程当中的各种挑战。Imperas致力于开发RISC-V模拟技术和处理器验证,和SiFive合作也为开发出软硬件开发人员适用的系列仿真模型,进一步帮助客户降低开发风险,加速产品上市流程。
可以看到,RISC-V生态大军正以想象不到的加速度席卷而来,如今的RISC-V生态已经跟几年前大不一样。值得一提的是,今年6月,谷歌、SiFive、平头哥、英特尔等13家企业发起的全球RISC-V软件生态计划“RISE Project”,在比利时布鲁塞尔正式启动。RISE旨在加速RISC-V的软件生态建设及应用商业化进程,成员将联合推动RISC-V处理器在移动通信、数据中心、边缘计算及自动驾驶等领域的市场化落地。
SiFive针对AI、高性能,及车用垂直市场的布局
成立于2015年的SiFive,是Asanovic教授和他的学生共同创办的,也是全球首家基于 RISC-V 定制化的半导体企业,同时还是商用RISC-V处理器核心IP、设计平台和芯片解决方案的供应商之一。经过多年的发展,目前SiFive的团队规模已经扩大到了600多人,累计赢得了超过350个设计项目,出货了超过10亿颗芯片。总体的客户量超过了100家,其中全球排名前十的半导体厂商,有8家采用了SiFive的RISC-V内核。目前,SiFive估值已超过25亿美元,英特尔、高通、SK海力士、西部数据等都是其投资人。
在谈论哪些市场将成RISC-V未来发力的重点时,刚至坚先生在研讨会现场梳理了4点:
一,对功率效率有较高要求的领域,比如移动市场,目前RISC-V的功率效率相比arm会有30%~40%的提升,同时,谷歌已经正式宣布RISC-V 成为 Android 支持的 Tier-1 架构平台;
二,汽车领域,电动化和自动驾驶已经彻底颠覆汽车业,从硬件到软件的彻底焕新将催生一个全新的生态;
三,AI领域,特别是生成式AI和大语言模型提升了对可编程性的需求;
四,特定的关键领域,例如NASA已在大型航天和工业项目中采用了RISC-V。
这4个领域不仅将成RISC-V未来破局的关键,更是SiFive率先布局以期抢占市场的重要支点。为此,SiFive提供了四大系列的处理器产品供客户选择:
SiFive Essential:提供涵盖广泛的处理器方案,用户可选用货架上的各系列标准处理器IP,也可以通过使用专属的SiFive Core Designer工具来进行对处理器的各种配置与构建,实现各种定制化的处理器核。
SiFive Performance:该系列是针对提供较高性能、又具备面积优化的应用级别的高性能处理器IP。此系列RISC-V应用处理器适用于穿戴装置、智能家庭、移动设备、网络设备等各种应用。
值得一提的是,SiFive最新的P400-Series和P600-Series就是这个系列的产品,这两款产品是率先符合RVA22规范的。众所周知,RVA22规范的重要性在于解决RISC-V碎片化的问题,这也要求未来的各项应用都需要符合该规范。同时,谷歌在6月初的RISC-V欧洲峰会上也揭示了未来第一版Android 15需要支持的RISC-V硬件规格,据悉,SiFive的P400-Series和P600-Series是目前市面上唯一完全合规的RISC-V CPU IP。
SiFive Inteligence:该系列在处理器设计上,采用最新的软件优先设计方法,具备高性能的矢量运算,满足人工智能与深度学习等领域各种应用的需求。X280是该系列中最新的产品,该产品已被包含谷歌在内的全球众多一线客户采用,后期这些客户也将把相关的工具、软件包、框架以及代码库开源出来惠及产业界。
在论坛同期的展位上,SiFive也展示了其基于X280产品的人像/物品识别AI/ML解决方案Demo。Google已于2023年2月公开推出MLIR框架下完整的AI/ML解决方案OpenXLA,SiFive已将OpenXLA/IREE软件栈成功整合,SiFive Intelligence系列也是目前市面上唯一支持OpenXLA RISC-V的软件与硬件解决方案。该Demo也是向业界宣布SiFive具备让客户快速进入AI各应用市场的能力。
SiFive Automotive:该系列处理器IP是为高性能、高能效、与系统安全等电子产品架构的需求而设计。该设计可涵盖车用信息娱乐、电子座舱、网络通连、ADAS先进驾驶辅助系统与电子产品等各种应用场景。
P870-A是SiFive面向自动驾驶,中央网关等需要高性能计算的应用场景推出的新产品,而该产品也是SiFive的客户,一家全球一线车用芯片大厂主动向SiFive提出的硬件规格要求。可以说,在车用处理器方面P870-A是目前市面上可授权的车用处理器IP中性能最高的。
结语
这几年RISC-V的火热其实不仅仅是在中国,美国也有很多企业在关注,不论是谷歌、Meta、亚马逊,还是其他初创企业都已在RISC-V方面加大投入,加上RISC-V软硬件生态正不断地完善,未来几年或许真的会如Krste Asanovic教授所言:RISC-V将无处不在。
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