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半导体

RISC-V是否有机会登陆数据中心与PC市场?

由于具有指令非常精简、模块化、可扩展、开源、免费等优点,近几年RISC-V架构在物联网等对生态依赖较小、低功耗场景中的应用快速兴起。据统计,市场上RISC-V内核的数量已达100亿颗。而在初步证明商用能力之后,RISC-V也在向高性能领域扩展。然而,RISC-V要想成功登陆数据中心服务器、个人电脑等高性能市场,必将面临诸多新的挑战。

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规模化商用时机已经到来
RISC-V作为一种新兴的精简指令集架构,相较于X86和ARM,最大的特点是完全开源没有授权限制,再加上自身架构精简、模块化、可扩展等优势,诞生以来便迅速生根发芽。在近日召开的“2022 RISC-V中国峰会”上,本届峰会主席、平头哥半导体副总裁孟建熠便指出,过去的一年,在全球RISC-V生态伙伴的共同努力下,RISC-V生态有了很大进展。RISC-V国际基金会已经布局70多个技术小组开展技术标准制定,会员超过3100家,比2021年增加130%。更加可喜的是,不同RISC-V公司推出了超过160个面向各领域的处理器内核,在各个行业的渗透率越来越深。
而根据RISC-V国际基金会首席执行官卡利斯塔•雷德蒙德此前发布的数据,目前市场上已经有100亿颗RISC-V内核。从2010年诞生至今,RISC-V只用12年左右的时间即实现了100亿颗内核的出货量,展现了作为新架构的生命力。ARM架构花了17年时间才在2008年达到这一数字。Semico Research则预计,到2025年全球将有624亿颗RISC-V架构的处理器内核。

中国科学院软件研究所总工程师武延军指出,虽然目前RISC-V还局限在一些对算力和软件生态丰富程度要求不那么高的领域,但是它的商用时机已经到了,以此为起点今后它的加速度是惊人,特别是硬件性能在不断提升、软件生态不断繁荣的情况下。从这些角度看,RISC-V规模化商用的时机实际上已经到来。
如果以生态繁荣程度进行对比,武延军认为,目前的RISC-V大概处于ARM架构2000年-2005年的发展阶段。当时那个时期,ARM架构在嵌入式领域已经跟X86、MIPS展开竞争,同时市场上对ARM开发者的人才需求也是突然增长,有关ARM的各种培训资料、书籍、培训班大量出现。
“我觉得现在RISC-V也差不多到了这个阶段,且正在以一个更快的加速度增长。现在到了整个生态上下游都可以去开始发力的阶段。如果说有企业之前还在观望,从这个阶段开始已经可以不用观望,可以放心地投入RISC-V领域了。”武延军表示。
朝向高性能产品领域拓展
RISC-V架构近年来的快速发展很大程度上得益于在物联网领域的发展。得益于精简指令集的天然优势,RISC-V针对物联网市场开发出大量低功耗、高能效、低成本的处理器产品。更为关键的是,在物联网市场,x86或ARM都没有形成绝对的生态优势,这使RISC-V得以快速兴起。芯来科技CEO彭剑英就指出,AIoT等应用市场的爆发将给芯片产业带来新机遇。预计2025年中国AIoT行业中传感器/芯片市场规模达1800亿元。RISC-V生态处在快速发展期,AIoT等领域符合新CPU架构发展路径。
随着RISC-V在物联网市场站稳脚跟,向着高性能产品领域进行拓展成为下一步的重点。“继续向高主频、高性能演进;随着稳定硬件出现,软硬件全栈成为必然;走向更广的生态合作,在商业合作上涌现更多新模式、软件持续丰富、应用不断多样化,是未来RISC-V发展的三大趋势。”孟建熠指出。
本届峰会也可以看出这一动向。平头哥便在本届峰会上发布了高性能RISC-V芯片平台“无剑600”。新平台支持4核高性能RISC-V处理器,最高主频可达2.5GHz,实现了CPU+XPU异构架构的全面优化。基于无剑600平台,平头哥还发布了一款SoC原型“曳影1520”,性能足以覆盖边缘计算、人工智能、图像识别、多媒体等多种场景,目前已在阿里的平台上展开应用。
赛昉科技也于峰会前一天在线发布了一款面向PC市场的,可量产的高性能RISC-V多媒体处理器昉•惊鸿7110(JH7110)。产品采用台积电28nm工艺,搭载64位四核RISC-V CPU,稳定工作频率达到1.5GHz。基于惊鸿7110,赛昉科技还发布了集成3DGPU的量产RISC-V单板计算机——昉•星光2。
国际市场上,这样的趋势也十分明显。Si-Five公司日前推出面向数据中心的64位RISC-V核心“U”系列,并推出了高性能计算处理器P650,可为数据中心、移动、车载、边缘计算等领域提供支持。Clockwork公司则发布首台基于RISC-V的便携式计算机。
不可否认,这些产品在整体性能及应用程度上与x86或ARM架构的处理器还有一定的差距,但或许10年后再看,今天的一小步可能是RISC-V架构的一大步。
重视处理器的稳定性非常重要
需要注意的是,与物联网市场不同,RISC-V在登陆数据中心服务器及个人电脑等高性能市场势将面临更多的挑战。孟建熠指出,RISC-V如果要往更高性能发展,处理器本身首先要在性能上有所突破,只有把性能提上去了,处理器才能适配到各种软件。而性能突破就需要投入大量的研发精力,持续的研发投入是非常重要的一点。
其次,处理器的稳定性也非常重要。因为上层软件栈越厚,应用方就会愈加看不清底层硬件的情况,稳定性就显得更加重要,所有复杂应用场景和软件都要以此为基础,因此在提升处理器性能的同时,也要重视处理器的稳定性。
此外,外界也在担心,当RISC-V处理器不断向高性能方向发展,并加入各种复杂功能的同时,是否会使得内核变得越来越臃肿,功耗也会大幅增加?那将使RISC-V的指令集精简、低功耗、低成本等优势不再明显。孟建熠认为不会出现这样的情况,因为与ARM或x86架构相比较,是在同一层次的高性能产品中进行的。在功耗等方面,RISC-V的优势是非常明显的。
近年来,中国RISC-V产业的发展也很快。按照统计,当前100亿颗RISC-V内核的出货量,有50%来自中国市场。武延军指出,中国发展RISC-V来说,很明显的一个优势是拥有巨量的市场做支撑,有大规模的计算机工程师团队和专业人才基础,同时有足够丰富的应用场景能够充分发挥RISC-V的多样性。更加独特的优势在于,没有一些国外老牌芯片厂商的历史包袱,没有那么多技能上的惯性,这使我们有机会从一个全新的视角、一个全新的架构下去做一些开创性工作。
中国工程院院士倪光南也指出,RISC-V的出现为推动中国芯片产业发展提供了新的机遇。生态发展是决定RISC-V从物联网迈向高性能应用领域的关键,需要社会各界的共同努力。


责任编辑:陈炳欣


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