國產(chǎn)CPU的路不好走，但走得人多了，希望就大了起來。當(dāng)前三大指令集架構(gòu)中，唯一不受商業(yè)公司牽制的RISC-V，正醞釀出越來越豐富的技術(shù)創(chuàng)新與商業(yè)成果。

這在玄鐵RISC-V生態(tài)大會上得到集中展示，來自半導(dǎo)體IP、芯片、軟件等不同產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的代表性玩家們不僅踴躍曬出產(chǎn)品和工具進(jìn)展，而且興致勃勃地分享RISC-V有望帶給中國芯片產(chǎn)業(yè)的新趨勢、新賽點(diǎn)、新機(jī)會。


RISC-V加速賽跑

想當(dāng)年，14年前，在伯克利的實(shí)驗(yàn)室里，RISC-V這套開源指令集就誕生了。那會兒，誰也沒想到它將來能有多大作為。但現(xiàn)在呢，看著它從零做到有100億顆芯片的飛躍，RISC-V不僅比Arm用更少的時間做到這一點(diǎn)，還給國內(nèi)CPU的發(fā)展來了一針強(qiáng)心劑。

國內(nèi)對RISC-V的擁抱，顯然不僅僅是因?yàn)樗情_源的。更重要的是，它代表了一種新的可能性——在這個由x86和Arm主宰的世界里，RISC-V的自主可控、靈活可擴(kuò)展正是國產(chǎn)CPU追求的方向。

從算能科技在基于RISC-V的加速器上運(yùn)行大語言模型，到達(dá)摩院基于RISC-V的安卓終端設(shè)備的商業(yè)化落地，我們可以清晰地看到一幅國產(chǎn)CPU技術(shù)和生態(tài)的迅速進(jìn)步圖景。

這一系列動作背后，可是技術(shù)革新和錢力支持齊頭并進(jìn)的結(jié)果。就拿2023年1月到2024年1月來說，至少16家國內(nèi)做RISC-V芯片的創(chuàng)業(yè)公司拿到了新一輪投資，這股資金的注入，不僅讓技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用加速了，也給整個產(chǎn)業(yè)注入了一股新鮮血液。

同時，看到不少國內(nèi)的RISC-V芯片公司跟大企業(yè)搞得鐵鐵的合作，這肯定會讓RISC-V技術(shù)成熟得更快，應(yīng)用得更廣。

說到RISC-V的用途，AI計(jì)算絕對是眾人關(guān)注的熱點(diǎn)。無論是Meta推出的基于RISC-V架構(gòu)的AI推理加速器，高通宣布的智能穿戴設(shè)備芯片，還是算能科技的大模型加速器，都說明RISC-V正在慢慢深入到高性能和AI計(jì)算這些復(fù)雜領(lǐng)域。這不僅顯示出RISC-V技術(shù)自身已經(jīng)成熟，還說明了它在將來科技界有著巨大的應(yīng)用空間。

雖然RISC-V技術(shù)方面有不少突破，但它的生態(tài)圈建設(shè)還是遇到了些挑戰(zhàn)。軟件的兼容問題、整個生態(tài)圈還不夠成熟，這些都是限制RISC-V進(jìn)一步發(fā)展的難題。

RISC-V芯片賽道融資密集，逐漸走向高性能和大算力

三大指令集架構(gòu)中，x86與Windows聯(lián)盟在PC領(lǐng)域獨(dú)孤求敗，Arm與安卓在移動終端領(lǐng)域叱咤風(fēng)云，RISC-V的市占率跟兩位前輩沒法比，但就憑背負(fù)著自主可控的希望，不僅國內(nèi)生態(tài)發(fā)展精氣神旺盛，戰(zhàn)略地位更是遙遙領(lǐng)先。

投資機(jī)構(gòu)對RISC-V創(chuàng)企已給予許多積極反饋。從2023年1月到2024年1月，至少有16家研發(fā)RISC-V芯片的國內(nèi)創(chuàng)企獲得新一輪融資，其中奕斯偉計(jì)算、進(jìn)迭時空、希姆計(jì)算、藍(lán)芯算力、知合計(jì)算的最新單筆融資均達(dá)到億級。

其中，國內(nèi)不少RISC-V芯片創(chuàng)企的核心團(tuán)隊(duì)都與大廠關(guān)系匪淺。例如，知合計(jì)算CEO孟建熠是前平頭哥副總裁，進(jìn)迭時空聯(lián)合創(chuàng)始人陳志堅(jiān)是玄鐵處理器主要研發(fā)負(fù)責(zé)人，藍(lán)芯算力創(chuàng)始人兼CEO盧山是前字節(jié)跳動服務(wù)器芯片負(fù)責(zé)人，之行無界創(chuàng)始人兼CEO楚含進(jìn)是原AMD XR與計(jì)算平臺高級總監(jiān)，晶遠(yuǎn)芯創(chuàng)始人劉鋼是前西部數(shù)據(jù)中國區(qū)業(yè)務(wù)總經(jīng)理，尚未公布融資動向的旭日辰芯由前英特爾中國區(qū)高管創(chuàng)辦。

目前中國有數(shù)百家公司在關(guān)注或以RISC-V指令集進(jìn)行開發(fā)。RISC-V International的25個高級會員中有阿里、華為、騰訊等12家中國企業(yè)，去年達(dá)摩院領(lǐng)導(dǎo)了13個技術(shù)小組的標(biāo)準(zhǔn)制定。

張建鋒在演講中分享了一些數(shù)據(jù)：RISC-V正呈高速發(fā)展，在可穿戴MCU、計(jì)算筆記本、通信5G、消費(fèi)級AI加速、工業(yè)智能電網(wǎng)、自動駕駛AI駕駛等主流應(yīng)用中的占比接近或達(dá)到30%；未來幾年在主流市場年復(fù)合增長率預(yù)計(jì)超過40%。

倪光南院士預(yù)測，未來世界三大主流CPU生態(tài)將是：1）服務(wù)器/桌面的Wintel聯(lián)盟；2）移動終端的安卓Arm生態(tài)；3）智能物聯(lián)IoT的RV++（1套RISC-V指令集架構(gòu)+1套基礎(chǔ)軟件+N種定制化芯片）。其中，AIoT生態(tài)會出現(xiàn)數(shù)萬種定制化需求，而RISC-V最有優(yōu)勢。

他認(rèn)為RISC-V自定義擴(kuò)展指令是實(shí)現(xiàn)特定領(lǐng)域架構(gòu)（DSA）的有效途徑，隨著RISC-V擴(kuò)展指令集功能的充分發(fā)揮，芯片定制化或”芯片定義”將會被人們所普遍接受。


RISC-V在AI大模型領(lǐng)域的挑戰(zhàn)

根據(jù)此前的報道，在一項(xiàng)專業(yè)基準(zhǔn)測試中，專注高性能RISC-V芯片的Tenstorrent推出基于自有處理器內(nèi)核的RISC-V CPU芯片，該芯片的評分領(lǐng)先于英特爾的Sapphire Rapids、英偉達(dá)的Grace和AMD的Zen4。這說明，在傳統(tǒng)CPU方向上，RISC-V架構(gòu)已經(jīng)開始嶄露頭角，證明了RISC-V架構(gòu)做高性能芯片的能力，那么在AI大模型方面會遇到哪些挑戰(zhàn)呢？

在AI大模型這類型應(yīng)用中，RISC-V架構(gòu)第一大挑戰(zhàn)肯定是內(nèi)核本身。通過美國對于我國的AI芯片禁令就可以看出，AI芯片做大模型訓(xùn)練是有一定門檻的，低于這個門檻效果就會大打折扣，雖然RISC-V架構(gòu)已經(jīng)做了很多嘗試，不過總體性能和長期深耕GPU領(lǐng)域的ARM架構(gòu)肯定沒法比。當(dāng)然，英特爾和芯至科技這類嘗試說明，RISC-V架構(gòu)可以率先攻克大模型推理芯片市場以及終端一體機(jī)市場。

在性能背后就會牽扯出第二問題——專利。英偉達(dá)等芯片廠商以及Arm公司在高性能計(jì)算芯片領(lǐng)域儲備了大量的專利，為了追求極致的運(yùn)算性能，很多方式方法都已經(jīng)被論證過了，并形成了專利，要繞開這些專利限制實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算芯片，進(jìn)一步提升了相關(guān)廠商的研發(fā)難度。

第三個問題也是一個老生常談的問題，那就是生態(tài)。AI大模型這類型的應(yīng)用，無論是訓(xùn)練端還是推理端，都會是一個軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)，尤其是具體到某一個細(xì)分領(lǐng)域的推理應(yīng)用，具有豐富的上層應(yīng)用，也就需要更高效的軟硬件融合。不過，目前對于RISC-V架構(gòu)而言，很多生態(tài)還是荒漠，比如DDK、接口、中間件這些關(guān)鍵的生態(tài)工具，基本還沒有。