没有经历爆发,RISC-V却活的很精彩

来源: 芯闻路1号 作者:艾伦星蜥蜴哥 2022-04-06 00:00:00

  一个起源于2010年的精简指令集架构,十余年之后被捧在手心,许多厂商趋之若鹜,未经历爆发的RISC-V将迎来高光时刻?

  另类的处理器架构或指令集架构并非个例,比如OpenPOWER、OpenSPARC、OpenRISC等。其中,OpenPower是IBM的开源指令集架构,IBM将其开源旨在服务器和数据中心领域市场份额;被甲骨文收购的Sun公司2005年12月推出CMT处理器UltraSPARC T1,并于2006年3月将该处理器的源码公开,命名为即OpenSPARC T1,是业内率先开源的64位处理器;OpenRisc是OpenCores组织提供的基于GPL协议的开放源代码RISC处理器。

  这些先例悄无声息鲜为人知,相比之下,RISC-V算是成功的。德勤全球预测,随着RSIC-V处理核心的潜在可服务市场持续扩大,2022年RISC-V处理核心市场规模将较2021年增长一倍,2023年将再度翻番。从开源解决方案的发展可以预料,收入增长将会比较缓慢。尽管如此,2023年RSIC-V的收入规模很可能将达到近8亿美元,而2021年的规模仅不到4亿美元,预计到2024年将接近10亿美元。

  (图片来源:德勤) 

 

相比免费,自由定义才是RISC-V的核心

  许多人深信RISC-V会成功,确实有许多MCU厂商、终端产品厂商开始采用RISC-V内核进行设计,并在量产产品中实施,此外将RISC-V作为首选架构已经在硬件开发社区掀起了一股创新浪潮。

  RISC-V被看重的是免费,但更多人更看重是其可自由定义,这个特点可以让厂商具有高度灵活性,实现任何设计。目前处理器先进工艺放缓一定程度上吸引了业界对RISC-V的注意,摩尔定律已经失效或者放缓,相比处理器性能迭代,开发人员开始关注对于处理器的自由定义。

  现在多数电子产品由运行在处理器上的软件定义功能,特别是智能设备越来越倾向于使用机器学习,包括手机、智能家居设备等,在为这些智能设备进行设计的时候,开发人员需要自己的处理器架构并以自己的方式进行配置。对此,开放式RISC-V指令集架构是模块化的,支持自定义指令,使其成为创建各种专用处理器、加速器的理想指令集架构,能够很好地满足开发人员上述需求。

  不仅对于开发人员,对于系统方案公司而言,RISC-V可自由定义的特点同样具有吸引力。系统方案公司通常不太愿意单独销售产品,而是销售服务,并且以自有的产品去推动服务,因此就需要基于自己开发的芯片,RISC-V对于这种需求也起到重要作用。在使用RISC-V设计的过程中,系统方案公司通常还通过贡献和合作推动一些必要的创新。

(图片来源:英特尔)

 

正快速成长为跨应用的创新开源平台

  如果以生态来说,RISC-V相比其他内核和指令集可能并不具备优势,但是在与其他产品竞争的过程中,RISC-V为用户提供了一种技术选择。要知道的是,其他内核和指令集往往只掌握在少数公司手里,要获得相应的授权,只能从这些公司购买;但是选择RISC-V,用户可以从更广泛的来源获取授权,而不仅仅是RISC-V基金会,用户也可以购买其他企业定制好的版本。

  开放的RISC-V生态提供了现代计算必不可少的开放模块化构建块,其具备的开放式协作模式与跨领域和跨行业的自由设计相结合,促进了硬件社区和RISC-V成员的技术创新。在物联网、工业、消费电子等,只要有高效能算力需求的相关应用,就会有人运用开源技术提供定制化的解决方案,其好处是显而易见的,比如耗时更短、成本更低。此外,越来越多HPC和内存开始采用RISC-V架构。

 

异构时代有RISC-V的一席之地

  把其他内核和RISC-V核心整合在一个SoC的混合式系统(Hybrid systems)发展已久,包括联发科、Marvell等皆有开发这种系统。把更多功能单元整合进单一芯片有其必要性,譬如智能手机的芯片整合逾50颗处理器,从CPU、Wi-Fi、触控到震动感测功能等,须由不同的处理器负责处理,所以混合式系统相当常见。RISC-V芯片应用面已从嵌入式到现在的整合产品,未来在芯片设计上将取得更重要的地位。RISC-V的生态系中也有伙伴提供工具链与调试服务。

 

科技巨头背书,RISC-V International成员大幅增加

  为了更好推广RISC-V指令集,2015年非盈利性组织RISC-V基金会(RISC-V Foundation)正式成立。近几年,RISC-V基金会成员数量持续增加,资料显示,2021年基金会公司成员数量增加292家,增长27.5%;截至2021年12月,RISC-V International基金会集团成员比年初增长了130%,达到24278名;企业成员来自70多个国家,企业成员数量增长至2000多家,与2015年初创时相比增长了50多倍。

  谷歌、英伟达、高通、NXP、三星、IBM、GlobalFoundries等全球一线厂商均在会员行列,其在各细分领域的话语权对于RISC-V的推广具有重要的引领作用。基金会的Premier Members(最高级别会员)共有19家,其中9家来自中国大陆,包括赛昉科技、华为、中兴、阿里巴巴等企业,以及中科院计算所、中科院软件所等国家科研机构。

  2020年3月,为避免开放合作以及IP权限相关政策被破坏的可能性,RISC-V基金会将总部迁往瑞士,成立RISC-V International非盈利协会,从而确保美国以外的大学、政府和公司可以帮助开发其开源技术。

  2022年2月,Intel签署入会协议,加入RISC-V最高级别会员队列。同时,Intel设立10亿美元IFS(英特尔代工服务)基金,用于扶持初创和成熟企业进行代工生态的创新,其中很大一部分基于RISC-V。

  西部数据(Western Digital)已经开发两项RISC-V设计,并提供给非营利组织Chips Alliance,而且也把这样的设计做到硬盘芯片上;Seagate则发布了他们的SoC。弹性和快速聚焦需求的特点吸引企业采用RISC-V,且这些企业并非单纯参加协会活动,而是协助设计RISC-V芯片,提供给全世界使用。

图注:RISC-V International高级会员(图片来源:riscv.org/members/) 

 

本土厂商需要打破专利壁垒

  我国半导体产业迫切需要打破专利壁垒,RISC-V有望成为实现这一目标的技术选择,这给我国厂商带来历史性机遇。RISC-V有很多理由成为首选,首先如前所述,它是真正开源的、免许可的、免授权费用的指令集架构,基础指令只有40多条;此外,RISC-V具有可修改的特点,容许企业添加自有指令集拓展而不必开放共享,以实现差异化发展;在安全性上,开源开放意味着能够接受公众监督,及时修正体系漏洞,避免重大安全风险。

  业界发展RISC-V生态呈现出相当的共识,2018年10月中国RISC-V产业联盟成立,五十余家相关企业以及十余家大学和研究机构加入,涉及了众多IP设计服务、芯片、软件、系统应用领域的知名企业。该组织集聚和整合国内RISC-V创新力量,助推RISC-V产业生态的建设,提升中国企业在RISC-V指令集创新、标准制定中的影响力;同时,能加快RISC-V的市场推广和产业化应用,助力形成有效的产学研合作机制、共性技术协作开发机制、知识产权合作机制等长效机制,提升产业核心竞争力。

 

新兴开源硬件平台助力RISC-V由AIoT走向高性能应用

  AIoT的发展涉及到AI算法、安全、处理器SoC、服务等等,作为AIoT的硬件基础,处理器SoC需要以较低功耗进行端点运算,建构完整AIoT应用,在内核架构的选择上,基于RISC-V的微处理器内核已经与现有的内核不相上下,RISC-V加上端点运算IP将成为AIoT的绝佳解决方案。

  面临的真正考验在于,由AIoT向高性能应用延伸的时候,RISC-V软件生态的不足就显现出来,这正是当前RISC-V生态建设亟需补足的短板,一方面体现在高性能计算,尤其是需要取得安卓、iOS、windows系统认证的手机和电脑芯片架构领域;一方面在于重要软件和部分计算库的缺失。

  这便需要借助开放的RISC-V硬件平台推动软件平台的建设。赛昉科技作为中国RISC-V软硬件生态先行者,致力于将RISC-V带向高性能应用领域,为了解决软件生态问题,填补业界长久以来RISC-V开源硬件平台的缺失,推出了第一代高性价比的基于Linux系统的RISC-V单板计算机“昉·星光”。基于RISC-V架构的开发板使开源达到更高的水平,开发者从而得到更大的自由及更强的能力去创新和设计行业领先的解决方案。

  早在2021年1月13日,赛昉科技分别与紫光展锐和香港中华煤气集团旗下的港华能源进行战略签约仪式,本次签约预示着赛昉科技将紧密的与生态合作伙伴在RISC-V的应用、市场及指令集标准上进行深度合作。

  昉·星光基于RISC-V架构,搭载JH7100视觉处理芯片,使开源达到更高的水平,开发者从而得到更大的自由及更强的能力去创新和设计行业领先的解决方案,为高性能计算场景提供了性能保证。

  昉·星光面向全球开源软件及硬件开发者,依托原厂支持的社区,保持技术文档的持续迭代,确保对开发者需求的及时响应,非常适合头部企业玩家和有实力的垂直领域开发者。

  性能优先,价格适中,易于上手。综合指标来看,昉·星光性是当前基于Linux系统性价比最优的RISC-V单板计算机。

(图片来源:赛昉科技) 

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