从成功研发到出货100亿颗芯片,RISC-V仅用了10年时间就走完了传统架构30年的发展历程。专家表示,RISC-V采用率正以40%年复合增长率高速增长,到2030年RISC-V架构芯片有望突破160亿颗。
RISC-V的生命力源自其开源开放、简洁、模块化、可定制、可扩展特性,特别适合当前万物互联的智能硬件的发展需求,同时还大幅降低了芯片设计厂商的设计周期、成本。
据统计,RISC-V基金已有高通、NVIDIA和Google等超过4000名成员;国内也有数百家公司在关注或以RISC-V指令集进行开发,阿里巴巴、腾讯等12家中国企业还跻身RISC-V International 25个高级会员名单中。3月14日,达摩院在深圳召开的2024玄铁RISC-V生态大会吸引了众多的生态厂商、开发者和用户,展示了达摩院玄铁RISC-V团队的研发成果及实力强大生态朋友圈。
为什么选择RISC-V
生态伙伴为什么选择RISC-V架构,比科奇微电子、知合计算、忆芯科技的答案一致:除了该架构的优势,还在于达摩院的引领。
![达摩院发力RISC-V生态,处理器架构迎来新的时代插图 《达摩院发力RISC-V生态,处理器架构迎来新的时代》](https://pic.doit.com.cn/2024/04/2024041903155663.jpg)
比科奇微电子是一家为5G/4G小基站设备商提供符合开放RAN标准的系统级基带芯片(SoC)和具备电信级可靠性的软件产品的半导体公司。
基带芯片又称为通信芯片,负责手机的通信功能,包括语音、数据和视频传输,将数字信号转换为模拟信号,以便在无线通信网络中传输;同时它还负责将接收到的模拟信号转换为数字信号,以便在手机内部进行处理。
该公司芯片研发副总裁沈钲表示,在2019年面向大算力的天线数据处理正式开发物理层基带,选择用RISC-V的同时,其实也考虑选用ARM或者其他小DSP产品,但更看好RISC-V就是因为其生态。
因为移动通信数据量巨大,多个RISC-V的小核在合理调度的情况下比单一的大核效率更高,所以比科奇确定了两个处理器,每个配备16个小核,一个做高层次协议栈的消息解析,每个消息的解析相对独立,另一个16小核主要做空口数据包的处理,针对小任务进行并行处理的强大要求,相当于32个小核植入SOC中。
“现在来看比科奇选择RISC-V是正确的方向。”沈钲解释说,在应用过程中,比科奇发现,DSP有很强的矢量并行能力,但是用于消息的解析过于太浪费资源。鉴于RISC-V也具备矢量扩展的能力,比科奇根据任务的类型和处理特征进行划分,将在下一代产品当中把解决大量并行处理用的CEVA DSP也换成RISC-V。,实现RISC-V的全替代。
沈钲表示,比科奇在提供SOC芯片的同时还提供软件,把芯片和协议栈芯片做成一个完整的主板交付给下游的系统集成商,或以公网面向运营商,或以工业互联网面向智能制造和智能采矿等场景。作为整体解决方案,希望将CPU的执行效率发挥到最高,为此去掉了很多的中间件,上下应用和底部打通,对客户而言,得到的就是一个整体解决方案,无需去关注用的是什么内核,好处则包括很高的能效比,在峰值的情况下甚至实现低于10W的功耗,颇具竞争优势。
AI:RISC-V最重要的方向
在知合计算CEO孟建熠看来,AI对RISC-V来说是最重要的方向。他认为,与其他架构相比,RISC-V凭借优秀的能效比在端侧大模型推理方面占据优势,且兼容性问题少、迭代快速。
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知合计算是一家专注于研发高性能通用可扩展处理器的公司,其技术特点包括基于chiplet技术的算力规模扩展和利用光计算、光互联技术提升计算及扩展效率。知合计算的产品主要应用于人工智能、多媒体、通信和安全等领域,以增强算力。目前,知合计算的产品已经在数据中心、5G通信、行业PC和机器人等领域得到应用。
与阿里巴巴有着密切渊源的孟建熠(前平头哥副总裁)介绍说,达摩院团队和很多合作伙伴一直在创新和拓展新型架构。这一观点也得到了达摩院玄铁RISC-V团队资深技术专家李春强的认可。在接受媒体采访时,李春强表示,“RISC-V是开源开放的架构,因可定制、可扩展而被认为是为AI而生的架构。玄铁团队在RISC-V方向上做了很多AI相关的工作,前期从C910的Vector 0.7到920的Vector 1.0扩展指令设计实现,以及当前进一步定义的Matrix指令集,从性能方法学上的提升,辅以大模型的支持,加之在国际基金会上推进,性能有4-7倍的提升等。“
据悉,玄铁RISC-V团队在AI方向上的布局将以扩展定义的方式将CPU和AI算力相结合,使得AI的算法模型快速、便捷地跟RISC-V高效融合。据李春强透露,玄铁后续还将跟产业下游合作,重点加强芯片和终端产品与RISC-V AI的扩展应用。
AI存储:从内存下沉到SSD
忆芯科技是一家存算一体化AI芯片研发商,其产品在电力、水利、石化等行业的关键基础设施成功实现了产业化示范应用。忆芯科技还基于客户体验,基于RISC-V平台开发硬件及应用系统。作为一家整体解决方案的供应商,忆芯科技意识到,为客户提供兼容性、稳定性、可靠性最佳的产品至关重要。
在存算一体设计过程中,忆芯科技一直在关注大模型和AI。业内普遍认同的观点是,AI焦点在内存侧,而内存设备价格非常昂贵,故都在设法把参数选中下沉到更下一级的存储空间,包括将来可能出现的内存池。由于技术局限,前期基于SSD角度实现起来难度很大。今年春节前后,苹果透露自己2020年化解了这个难题并且在其AIPC上已经应用了这项技术,引起了忆芯科技的高度重视。忆芯科技有限公司合伙人朱旭涛表示,大模型应用于SSD上并尽量把参数通过加预测的方式跟GPU联动,或者将自己的协议控制器与内部的神经网络处理器(Neural Processing Unit,简称NPU)及专用领域架构(Domain Specific Architecture,简称DSA)有效整合。
营造可持续发展的RISC-V生态
无论是什么技术路线,都离不开生态合作。这对RISC-V架构来说更加重要,毕竟对手早已经有了大量的积累。
“这也是考验企业前瞻性目光。”朱旭涛表示,尽管技术在快速突破,他仍然希望跟生态合作伙伴紧密沟通。忆芯科技关注RISC-V在软件开发层面的体验,包括指令执行的效率、指令密度、编译系统对客户的友好性。针对存在的一些疑问跟玄铁团队一直密切沟通,借助RISC-V架构的SSD应用也反馈了客户大量的意见。一旦硬件出现故障,总指望软件能帮助解决一些后顾之忧。未来忆芯科技跟玄铁团队以及RISC-V生态将会有更紧密的沟通。
孟建熠则表示,知合科技和达摩院一直都在关注RISC-V的发展潜力并通过架构的创新提供高性能、高能效以及AI算力,力争与相关机构一起引导整个行业。知合科技深知,自己在其中扮演的只是一个很小的角色,希望借助达摩院以及更多的生态伙伴一起成长壮大。
RISC-V本身开源开放,但生态更多的是关注如何推动RISC-V从开源开放的指令集到产业的落地。
谈到阿里巴巴在软件生态的维度上持续布局,李春强表示,玄铁团队也是一直在参与处理器指令集的标准制定,在软件工具、操作系统等方面投入了大量的资源,开展了很多的研发工作,与openKylin、OpenAnolis、openEuler、OpenHarmony等国产操作系统及厂家,跟Ubuntu、Debian、安卓等国际上的操作系统紧密的沟通合作,碰撞出更多的火花,推动RISC-V相关产业软硬件的生态。
“合作的过程并不仅是做的简单的移植,而是包括性能、功耗的优化并以产品化的方式推进。”李春强强调,这些到目前为止还是一个阶段性的工作,后续还将更多的原生开发,往产业化方向开展更多的工作,最终让合作伙伴在RISC-V的生态圈真正赢利良性发展。
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