3月14日，由達摩院舉辦的2024玄鐵RISC-V生態大會在深圳舉行，這也是第二屆玄鐵RISC-V生態大會，彙聚了來自全球數百家企業及機構，展示了玄鐵RISC-V在PC、服務器、電力、5G通信、機器人、金融等不同行業湧現的應用創新。
5年9款CPU累計量産超40億顆！
衆所周知，在CPU指令集架構市場，x86架構統治著90%以上的PC及服務器市場，Arm架構則完全壟斷了移動市場。而新興的RISC-V架構雖然早在2011年就被美國加州大學伯克利分校的的EECS部門的計算機科學部門的David Patterson教授及其團隊成功研發並開源，但在2015年RISC-V國際基金會成立之後才開始正式推廣。得益于其開源、開放、簡潔、靈活等特性，經過近十年的發展，RISC-V已成爲x86架構和Arm架構的強有力的挑戰者，並有望形成了三足鼎立之勢。“開源模式獲得巨大成功，已經從軟件領域走向硬件領域。RISC-V作爲開源的指令集架構，相比X86、Arm有著很大的優勢。未來RISC-V很可能發展成爲世界主流的CPU之一，從而在CPU領域形成x86、Arm、RISC-V分天下之勢。”倪光南院士在玄鐵RISC-V生態大會上指出：“特別是隨著創新的處理器架構——DSA（特定領域架構）的興起，RISC-V憑借其自定義擴展指令的特性，成爲了實現DSA的有效途徑。融合RISC-V、擴展指令集、DSA、Chiplet及其互聯等技術，發展RV-DSA服務器是中國的一個機遇。”
根據達摩院援引SHD集團的數據顯示，RISC-V基金會在2015年之時僅有17家會員，到2023年底之時就已經達到了4037家。同時，SHD集團預測，自2022年至2030年，RISC-V在主流市場年複合增長率將高達40%。基于RISC-V指令集架構的芯片的年出貨量將由6億顆增長至160億顆。在MCU、筆記本電腦、5G、工業、消費類AI、汽車AI等主流應用中的占比將達到約30%。
阿裏達摩院院長張建鋒也感歎道：“RISC-V從開始推廣商用到實現累計出貨100億顆芯片，僅用了約十年的時間，就完成了Arm架構30年的曆程。作爲一種新興開源芯片架構，RISC-V以其開放、模塊化和可擴展的核心特性，極大地降低了開發者參與創新的技術門檻，爲整個半導體産業帶來了前所未有的機遇。”
作爲中國RISC-V領域的領軍企業，阿裏巴巴達摩院自2018年起就開始投入研發RISC-V架構，是國內最早涉足RISC-V的技術團隊之一。自2019年3月，阿裏巴巴達摩院就正式發布了當時業界最強的高性能RISC-V處理器內核——玄鐵C910以來，時至今日，僅5年的時間，就推出了3個系列9款産品。
具體來說，這3個系列9款産品包括：面向低功耗、高能效應用（MCU/無線）的E系列（E902、E906、E907）；面向高性能應用處理及Al增強應用（語音/視覺/邊緣）的C系列（C910、C906、C907、C908、C920）；面向高可靠實時應用（工排/車載）的R系列（R910）。實現了對于高性能、高能效、低功耗、高實時性等不同場景的覆蓋，被廣泛應用于邊緣計算、無線通訊、工業控制、通用MCU等30多個領域及應用場景。
根據阿裏達摩院院長張建鋒公布的數據顯示，截至目前，玄鐵3個系列9款産品累計授權客戶已經超過300家，授權個數超過800個，累計量産顆數突破40億顆。
這個數據是個什麽概念呢？根據RISC-V基金會的數據，截至2022年底，基于RISC-V內核的芯片出貨量累計已經達到了100億顆，其中約一半是來自中國。也就是說，自RISC-V于2015年商業化以來至2022年底，7年的時間所有由中國廠商設計的RISC-V芯片累計出貨約50億顆。而達摩院僅用了5年的時間，就出貨了超過40億顆。
可以說，玄鐵處理器已成爲目前國內RISC-V領域影響力最大、出貨量最大、最受歡迎的處理器産品系列。同時，在這5年的布局之下，玄鐵RISC-V生態也已經成爲目前國內覆蓋面最廣、參與廠商最多、發展最爲成熟的RISC-V生態之一。
突破性能瓶頸與AI融合，邁向更廣闊的市場
目前在PC及服務器CPU市場，x86架構占據著近90%的市場份額，這主要因爲多年來x86處理器與Windows系統之間的生態的捆綁；在移動CPU市場，則幾乎完全由Arm架構統治，也得益于過去十多年來Arm處理器與Android系統之間的生態捆綁。而RISC-V架構所具備的指令精簡、模塊化、可擴展、開源等特性，所帶來的低功耗、低成本、高能效、高可擴展性等優勢，也與很多物聯網應用天然契合，這也正是RISC-V迅速在物聯網市場獲得成功的關鍵。
物聯網市場雖然整體市場體量不小，但是卻非常的碎片化，很多細分市場不僅培育周期長，出貨量也很有限，價值量也較低。所以對于RISC-V陣營的廠商來說，要想獲得更好的發展，就必須進入到市場更廣闊的PC/服務器、移動終端、汽車等高價值市場，與X86、Arm進行正面競爭，而這首先就必須要突破性能上的瓶頸，並完善軟件生態。
而隨著邊緣AI熱潮的興起，很多應用對于AI性能的要求也越來越高，因此，對于RISC-V來說，在提升處理器性能的同時，也需要把AI的性能做好。
原達摩院高管、知合計算CEO孟建熠表示，“RISC-V有幾件事要做好，一個是要把高性能做好，我們現在缺少真正能夠在産業裏面大規模量産高性能的芯片；另一個就是AI，因爲AI原生的時代需要有可擴展性，實際上RISC-V可以把更多的硬件資源做計算的能力，天生就應該更容易把AI做好。”
硅谷傳奇芯片架構師Jim Keller在玄鐵RISC-V生態大會的在線視頻演講中也指出，“RISC-V的潛力是無限的。例如，未來我們會迎來前所未見的AI軟件應用，而RISC-V有望打造出下一代的AI引擎。”
在2022年11月，達摩院就推出了首個支持Vector1.0的架構的高性能處理器內核C908，支持INT4數據類型，並全面優化AI算子及算法庫。官方的數據稱，C908典型神經網絡計算的性能比前一代的C906提升了50%以上，在圖像分類任務中性能相比C906更是大幅提升了3.5倍。
此次玄鐵RISC-V生態大會，達摩院更是一口氣推出了三款新的高性能處理器內核（其實在去年11月就已經公布）：C907、C920和R910。其中，R910是達摩院首次推出的面向存儲控制、網絡通信、自動駕駛等具有高實時/可靠性應用領域的高性能處理器。C907和C920則主要面向高性能及AI應用。
具體來說，C907是一款專門面向人工智能應用的高能效處理器，首次搭載了全新的矩陣運算（Matrix）指令集，融合了Scalar、Vector、Matrix多維算力，與原有的Vector加速相比，FP32性能提升了4.15倍，F16性能提升了7.03倍。
C920則是達摩院首款搭載全新Vector 1.0引擎的旗艦級高性能處理器，大幅提升了AI方面的能力，其典型模型推理性能平均提升了1.63-4.6倍，可以跑 Transformer 模型，適合機器學習、自動駕駛等領域。
達摩院玄鐵RISC-V團隊資深技術專家李春強表示，“RISC-V是爲AI而生的架構。達摩院玄鐵團隊在RISC-V方向上做了很多AI相關的工作，從C910的Vector 0.7到C920的Vector 1.0擴展指令設計實現。之後又大家一起進一步定義Matrix指令集，從性能方法學上，思考怎麽樣把RISC-V AI性能做得更高，並且以開源開放的方式，在RISC-V基金會上推進。同時在我們的玄鐵C907上進行設計實現，包括對于大模型的支持，AI性能有4-7倍的提升。我們也希望通過這種擴展定義的方式，把CPU和AI的算力融合起來，使得AI的算法模型能夠快速、便捷地跟RISC-V高效融合。”
達摩院在此次生態大會上還首次披露了下一代的高性能旗艦處理器C930的部分信息，其將采用高性能亂序流水線，SpecINT2006成績可達到15/GHz，預計將于今年年內推出。
資料顯示，C920的主頻最高可以到3GHz。以此來估算，C930單線程SpecINT2006成績或許可以達到45分左右。作爲對比，芯智訊查詢到的數據顯示，Arm Cortex-A78的單線程SpecINT2006成績大約在39分左右，Arm面向服務器市場的Neoverse N1內核，在2.6GHz下，Arm給出的SPECint2006單線程性能是37分。同時C930還將兼容RVA24 Profile，支持虛擬化。
如此看來，玄鐵C930或許將是一款可以與Arm Neoverse系列在服務器市場競爭的高性能處理器內核。
對于未來玄鐵RISC-V家族的演進方向，達摩院透露，會繼續面向低功耗、AI加速、安全以及車規等方向進行演進。
補齊玄鐵RISC-V的軟件及應用短板
正如前面所說，RISC-V要想在PC/服務器、移動終端、汽車等高價值市場，與X86、Arm進行正面競爭，首先就必須要突破性能上的瓶頸，但是這還遠遠不夠，還需要解決關鍵的軟件及應用生態上的問題。
首先，在圍繞玄鐵RISC-V處理器的硬件開發和工具鏈建設上，達摩院推出了“劍池編譯及開發工具”，完成了從處理器IP到芯片平台、編譯器、工具鏈等軟硬件技術的軟硬件深度融合。
其次，爲了幫助客戶降低玄鐵RISC-V的開發難度、縮短産品研發周期，形成差異化競爭力，達摩院還推出了無劍芯片設計平台。據介紹，該平台j可以分擔大約80％的通用設計工作量，讓芯片設計廠商將精力集中在專用設計工作上。同時，爲了讓客戶能夠充分發揮出玄鐵處理器的AI能力，達摩院推出了面向多媒體AI增強場景的全棧軟硬件平台XTAI(XuanTie AI)， 支持對RISC-V vector、matrix及異構硬件引擎進行OpenCV、CSI-NN算子庫和TMedia接口的融合抽象，深度融合多媒體處理流程，形成面向業務的流水線設計，爲用戶在流水線不同環節實現AI增強優化。平台還內置了物體檢測、分類、超分、大語言模型等各類應用算法，方便客戶快速調用。
爲便于廣大RISC-V生態開發者和企業廠商隨時隨地體驗和評估RISC-V全棧技術，達摩院還通過雲-管-端的方式，推出了雲上實驗室，可提供雲上RISC-V軟硬件全棧技術綜合測試及評估服務。
值得一提的是，在今天的玄鐵RISC-V生態大會上，達摩院還聯合Arteris、芯昇科技、新思科技、Imagination、中國電信研究院等頭部企業及機構成立了“RISC-V無劍聯盟”。聯盟成員將基于玄鐵處理器緊密推進IP協同、工具鏈優化、操作系統適配、解決方案拓展、應用推廣等工作，持續降低RISC-V開發成本，縮短RISC-V産品及應用上市時間，讓終端廠商以更快的速度找到更適配的RISC-V方案，實現更深度的軟硬協同全鏈路應用創新，探索打造RISC-V産業合作新範式。
在操作系統方面，玄鐵RISC-V 已基本完成與Android、Linux、Debian、OpenHarmony、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龍蜥、統信、openKylin、創維酷開系統、RTT 等國內外主流操作系統的適配，並在百余款量産芯片中得到了應用。
據介紹，在適配Android過程中，阿裏巴巴累計進行了12萬余行代碼的修改，對73萬余個testcase作了測試，在推動RISC-V正式接入安卓開源生態的過程中發揮核心作用，谷歌Android官方接受的首批RISC-V補丁就來自阿裏巴巴。預計，首款基于RISC-V的Android設備也將于2024年大規模商業化落地。
在解決了主流操作系統的適配問題之後，還需要解決主流軟件應用的兼容性問題。據介紹，在達摩院及相關軟件合作夥伴的努力下，目前玄鐵RISC-V處理器已跑通釘釘、福昕PDF、搜狗輸入法等商業應用，持續擴大RISC-V的軟件應用生態。其中，釘釘是第一個在玄鐵RISC-V上跑通的商用IM産品。“我們在做玄鐵RISC-V跟主流操作系統結合的過程中，不是做簡單的移植，其還包括性能的優化、功耗的優化，都是在往産品化的方式推進，這就是我們在軟件生態的維度上持續布局做的工作。我們認爲到目前爲止，這還是一個階段性的，後續還會往産業化方向做更多的事情，最終要讓我們的合作夥伴在RISC-V的生態中真正賺到錢，這是最關鍵的，包括後期怎麽在RISC-V做更多的原生，包括操作系統上做原生。”李春強解釋道。
值得一提的是，在2023年6月，由谷歌、英特爾、達摩院等13家企業發起的全球RISC-V軟件生態計劃“RISE”正式啓動。RISE旨在加速RISC-V新架構的軟件生態建設及應用商業化進程，成員將聯合推動RISC-V處理器在移動通信、數據中心、邊緣計算及自動駕駛等領域的市場化落地。
隨著玄鐵RISC-V在高性能領域的突破，以及軟件生態的補齊，基于玄鐵RISC-V的産品應用生態也得到了快速的拓展。
比如，在去年3月，國産RISC-V服務器廠商算能科技就正式發布了首款基于玄鐵RISC-V內核（C920）的服務器。
在此次玄鐵RISC-V生態大會上，中國電信研究院攜手達摩院完成了中國電信操作系統 CTyunOS（可作爲服務器操作系統、虛擬化雲主機操作系統使用）與玄鐵RISC-V適配，並在64核玄鐵RISC-V CPU板卡成功運行。同時，雙方還合作研發完成基于RISC-V的邊緣AI計算盒子TeleBox，成本較傳統方案降低20%以上。
中國科學院軟件研究所則發布了首款基于玄鐵C910的開源RISC-V筆記本電腦“如意BOOK”，首次打通了從底層芯片到操作系統到商用軟件的RISC-V全鏈路，且全部開源開放。隨著該開源RISC-V筆記本電腦的推出，有望加速桌面級軟件應用生態的完善，助力RISC-V邁向通用計算生態。
如意BOOK中國科學院軟件研究所RISC-V行業生態負責人郭松柳表示：“我們期待更多開發者基于如意BOOK進行原生RISC-V開發，共同豐富RISC-V的軟件應用生態。”
達摩院還攜手openEuler社區及亞博科技推出了基于玄鐵處理器的Mlik-V Meles開發板研發建圖與避障導航小車，推動RISC-V首次進入ROS機器人領域。
國網智芯公司基于玄鐵RISC-V處理器研發了面向工業應用的高能效、高安全、高可靠AI芯片，可應用于變電智能巡視、源網荷儲協同調度等場景，全面賦能數智化電網建設。
廣東匠芯創科技有限公司展示了其基于玄鐵RISC-V處理器開發工業MPU MCU方案，包括D21x系列工業級MPU和D13X系列跨界MCU的相關解決方案。據悉，已完成百萬級級規模出貨，獲得了很多工業自動化客戶的認可。
嘉楠科技展示了其基于玄鐵C908研發的中高端立體視覺AI芯片K230，這也是全球首款支持RISC-V Vector 1.0標准的商用量産端側AIoT芯片。
達摩院玄鐵RISC-V團隊還與潤開鴻聯合推動RISC-V架構與Openharmony操作系統的融合發展，雙方聯合打造了從芯片到操作系統的全棧安全能力，並在玄鐵RISC-V架構上更好地發揮了OpenHarmony分布式技術應用優勢。目前已經在金融、交通、智慧城市、智慧園區、醫療、教育等行業實現了商業化落地。
達摩院院長張建鋒表示：“隨著新型算力需求激增，RISC-V發展迎來蝶變，即將進入應用爆發期。達摩院將持續加大RISC-V的研發投入和生態共建，推動行業上下遊協同創新發展。”
玄鐵RISC-V生態進入3.0時代
在芯智訊看來，RISC-V最初憑借其在低功耗、高能效、低成本上的優勢在物聯網領域站穩腳跟，屬于是“RISC-V生態1.0時代”，即RISC-V生態實現了從0到1的階段，但是這個階段的RISC-V生態是跟物聯網市場一樣，是“碎片化”的。
而隨著RISC-V在高性能方向上的突破，並成功接入Linux、Android等主流生態系統，RISC-V生態就開始步入了2.0時代，即RISC-V生態實現了從1到10的階段。而達摩院正是RISC-V生態實現從1到10這個階段的重要推手。
其中，最具標杆意義的事件，則推動是RISC-V對安卓的兼容。2020年，平頭哥內部就啓動了玄鐵910處理器兼容安卓系統的項目，2021年初在全球範圍內首次流暢運行安卓系統的基礎功能。2022年，谷歌與平頭哥達成公司層面的貢獻者許可協議（CLA，Contributor License Agreement），雙方就安卓系統支持RISC-V架構等工作進行技術合作和分享，RISC-V移植安卓的代碼還被安卓AOSP社區收錄進系統源代碼，這也是安卓官方首次對RISC-V架構的原生支持。
孟建熠告訴芯智訊：“爲了推動RISC-V接入安卓生態，達摩院花了三年多的時間一直不停地在做，等到做完以後，谷歌才相信了這個事情。後續安卓對于RISC-V的支持再往前走，就不需要達摩院再來花大精力推進了，更多的將是由谷歌來做。而谷歌做的可能就是從10-100的事情，但是達摩院確實對從1-10的階段做了更多的貢獻。”
更爲關鍵的是，作爲RISC-V基金會最高級別的會員（Premier Members），達摩院還推動了RISC-V衆多相關標准的制定。在2023年的玄鐵RISC-V生態大會上，達摩院就曾表示，其在RISC-V基金會中的數據中心、存儲管理、安卓、安全等11個技術組織當中擔任主席、副主席的職位，推動了29個技術方向的標准制定，同時還在努力推動RVV1.0架構標准、面向人工智能的全新Matrix矩陣標准以及RISC-V安全技術標准等，是公認對RISC-V投入最大的中國半導體公司。
在今天的玄鐵RISC-V生態大會上，達摩院透露，其在2023年就參與35個技術組工作組，領導了2個技術委員會，以主席/副主席身份主導了多個技術組的標准制定。相關關鍵標准的制定也正是推動RISC-V生態進入從10-100這個階段的關鍵。
此次玄鐵RISC-V生態大會的主題是“開放·連接”，目的就是要推動玄鐵RISC-V生態進入全新的3.0時代，即實現從10-100的階段。
“從1-10和10-100的核心都是生態産生裂變，但是從1-10的階段，需要有理想有信念，堅信這個事情可以成功的公司去做。但是，如果只有自己做，也只能做到1-10，只有別人都跟進來做，才可以進入從10-100的階段。而達摩院認爲玄鐵RISC-V生態正慢慢走向從10-100階段的底氣，正是源于越來越多的客戶在使用玄鐵RISC-V的技術。當然，不僅是達摩院在做RISC-V，別的頭部廠商也在做自己的RISC-V生態，但是這些都是在推動整個RISC-V生態的發展，讓RISC-V接受度越來越高，這也給從10-100奠定了越來越高的基礎。”在孟建熠看來：“老牌的使用Arm等架構的公司存在曆史兼容的包袱，但是新創公司選擇RISC-V的概率在大幅提升，今天看到很多很多新的公司、新的創意、新的架構都是基于RISC-V在做。”
從達摩院公布的目前玄鐵RISC-V的授權及累計量産數據來看，似乎也反應了玄鐵RISC-V生態正在進入從10-100的更加繁榮的“3.0時代”。
“達摩院玄鐵團隊更多做的是從1-10這個階段的事情，比如把RISC-V處理器內核緊密相關的技術做上來，比如推動RISC-V接入到主流的系統生態，但是我們的力量肯定是有限的，所以後面的各種操作系統的優化、軟件的適配、應用的開拓，其實更多的是操作系統廠家和開發者需要做的事情。比如，在此次開發者大會現場展示的應用案例，包括智能小車，ROS機器人，我們一開始都沒有想到他們會有這樣推進，所以我們看到的正是玄鐵RISC-V生態從10-100這樣的裂變，我們需要依靠生態的力量推動玄鐵RISC-V加速前進。”李春強興奮的說道。
編輯：芯智訊-浪客劍
