“三分天下有其一”是業(yè)界對于RISC-V的定位和期許，開源帶來的開放生態(tài)、靈活性和高度可定制性，讓RISC-V成為搭建計算生態(tài)的一種新思路。但是，長期在AIoT等生態(tài)依賴性低的領(lǐng)域發(fā)展，也限制了RISC-V在高性能領(lǐng)域處理器的滲透，其掣肘之一就是軟件生態(tài)的厚度難以支撐高性能處理器的要求。

8月24日，阿里平頭哥正式發(fā)布高性能無劍600 RISC-V芯片設(shè)計平臺，主打高性能、高內(nèi)存帶寬、異構(gòu)計算和人工智能加持。該平臺是當(dāng)前全球性能最高的可量產(chǎn)RISC-V SoC設(shè)計平臺，將助力下游芯片設(shè)計公司開發(fā)基于RISC-V的高性能定制化芯片，推動RISC-V芯片主頻從1Ghz走向2Ghz。基于無劍600，平頭哥研發(fā)首顆SoC原型芯片曳影1520，為廣大開發(fā)者在無劍600的軟件適配和應(yīng)用開發(fā)提供硬件底座。值得注意的是，曳影1520是龍蜥Linux社區(qū)支持的首個RISC-V架構(gòu)芯片，實現(xiàn)了RISC-V架構(gòu)向高性能厚軟件棧領(lǐng)域的拓展。

（圖說：8月24日，平頭哥發(fā)布首個高性能RISC-V芯片平臺無劍600）

“從RISC-V技術(shù)發(fā)展的大趨勢來看，2022年將是RISC-V處理器進入高性能計算領(lǐng)域的元年。RISC-V架構(gòu)已經(jīng)初步具備了從1G時代進入2G時代的各項條件，成為一個技術(shù)逐漸成熟的架構(gòu)。全球生態(tài)合作伙伴將共同大力推動RISC-V往更高性能方向演進。”平頭哥半導(dǎo)體有限公司副總裁孟建熠表示。

為高性能RISC-V開發(fā)賦能打樣

躋身高性能領(lǐng)域，是芯片架構(gòu)走向主流的重要標(biāo)志。隨著RISC-V核出貨量邁過100億顆門檻，高性能成為RISC-V產(chǎn)業(yè)下一步的落子方向。在標(biāo)準(zhǔn)方面，RISC-V國際基金會正在積極推動RISC-V在高性能領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)建設(shè)。平頭哥生態(tài)副總裁楊靜向《中國電子報》記者表示，RISC-V國際基金會將數(shù)據(jù)中心和車載作為應(yīng)用框架的重點推進方向。此前，RISC-V國際基金把推動RISC-V在高性能計算、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的應(yīng)用作為下階段突破的重點之一。在產(chǎn)業(yè)層面，近期企業(yè)推出了高性能的處理器、SoC、便攜式計算機、單板計算機等各種形態(tài)的RISC-V產(chǎn)品，持續(xù)推進RISC-V向高性能市場滲透。

“對于RISC-V來說，高性能領(lǐng)域是一個高價值的市場，有利于RISC-V產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展。同時，高性能處理器強調(diào)算力，產(chǎn)品更加復(fù)雜，對于推動RISC-V的架構(gòu)完善和生態(tài)成熟是一個非常好的機遇。”孟建熠向《中國電子報》表示。

但也需要注意的是，芯片性能越高，設(shè)計的門檻也就越高。孟建熠表示，2Ghz以上的芯片架構(gòu)設(shè)計，與中低端領(lǐng)域的MCU架構(gòu)不同，涉及先進工藝，還要綜合考慮內(nèi)存、算力、功耗、成本的均衡性，在有限的功耗條件下跑更復(fù)雜的IP核。同時，芯片的性能要足以承接高性能計算厚重的軟件生態(tài)。

這也是為什么一個兼具軟硬件能力的RISC-V平臺如此重要。記者從阿里平頭哥發(fā)布會獲悉，無劍600是一個高性能RISC-V異構(gòu)芯片的軟硬件全棧平臺，實現(xiàn)了“CPU+XPU”的異構(gòu)架構(gòu)設(shè)計，在運行功耗、內(nèi)存帶寬和軟件棧方面進行了優(yōu)化。為了讓平臺在計算上有更好的普適性，平頭哥設(shè)計了專用加速器，形成了完整的技術(shù)鏈路。該平臺能夠賦能芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)鏈各個關(guān)鍵節(jié)點的從業(yè)者，開發(fā)者和芯片廠商可基于無劍600定制高性能RISC-V芯片，降低芯片開發(fā)成本和風(fēng)險，縮短研發(fā)周期。IP公司可基于無劍600打造RISC-V整體生態(tài)上的能力，下游廠商可以以系統(tǒng)級、體系化的框架進行芯片開發(fā)。

（圖說：基于無劍600平臺設(shè)計的高性能RISC-V SoC原型曳影1520）

本次與無劍600同步亮相的曳影1520，是基于無劍600平臺量產(chǎn)的SoC原型芯片，最高主頻達2.5GHz，AI算力達4TOPs。這意味著RISC-V從1Ghz走向2Ghz高性能商用時代。對此，孟建熠作了一個生動的比喻。

“假如把RISC-V比喻成跳高運動員，原來都跳1米高，現(xiàn)在有人穩(wěn)定跳到2米以上了，突破了RISC-V性能的極限。平頭哥推動RISC-V從1GHz到2GHz的商用落地，從性能上說，是一個重要的分水嶺。”孟建熠說。

除了證明無劍600的高性能芯片量產(chǎn)能力，曳影1520還為開發(fā)者在無劍600等軟件開發(fā)和應(yīng)用適配帶來便利。據(jù)悉，曳影1520面向阿里內(nèi)部應(yīng)用場景設(shè)計，從硬件到軟件都已經(jīng)完成了應(yīng)用的適配，并已展開應(yīng)用，同時也可基于曳影1520，為生態(tài)合作伙伴提供開發(fā)板和SOM模組等產(chǎn)品。

以“平臺+原型SoC”的方式，平頭哥為高性能RISC-V的定制和量產(chǎn)賦能打樣。孟建熠表示，平頭哥將面向開發(fā)板、模組公司等致力于高性能RISC-V生態(tài)推進的合作伙伴，開放第一批原型芯片的評估申請。

長好軟件生態(tài)

軟件生態(tài)對于RISC-V的上限起到?jīng)Q定性作用。從桌面時代進入移動時代，計算的軟硬件生態(tài)從Wintel走向了Arm與手機、IOT、存儲等多領(lǐng)域操作系統(tǒng)的結(jié)合，而RISC-V有望在更多領(lǐng)域、更大范圍實現(xiàn)操作系統(tǒng)適配和軟件生態(tài)構(gòu)建。

2019年以來，平頭哥基于自研的高性能RISC-V處理器玄鐵910，實現(xiàn)了與Linux、安卓、Anolis、AliOS Things、FreeRTOS、RT-Thread等操作系統(tǒng)的適配。2021年10月，玄鐵C910成功兼容安卓系統(tǒng)，可運行Chrome瀏覽器等應(yīng)用。這是芯片行業(yè)首次實現(xiàn)RISC-V架構(gòu)對安卓的支持。今年4月，平頭哥在玄鐵處理器上成功運行TensorFlow Lite，首次實現(xiàn)RISC-V在安卓12.0系統(tǒng)的AI支持。

據(jù)孟建熠介紹，在適配安卓的過程中，平頭哥修改了約12萬行左右的代碼。而平頭哥打通安卓所積累的技術(shù)、工具和經(jīng)驗，也讓此次與龍蜥OS的適配更加高效可靠。

（圖說：基于龍蜥Linux OS的軟硬件全棧平臺）

龍蜥OS是基于Linux的開源操作系統(tǒng)，定位于服務(wù)器市場，支持x86、ARM等多種硬件架構(gòu)和計算場景。在無劍600平臺上，平頭哥與龍蜥開源社區(qū)、中科院軟件所PLCT實驗室進行了軟硬件全棧的聯(lián)合優(yōu)化，完成了RISC-V與龍蜥操作系統(tǒng)的3000多個基礎(chǔ)包的適配，并在曳影1520芯片上首次運行FireFox瀏覽器、LibreOffice等大型桌面級軟件。

“這是全球首次在RISC-V芯片上運行Libre Office，對未來RISC-V走向高性能產(chǎn)生非常重要的意義。這是無劍600平臺的一小步，但是RISC-V的一大步。”孟建熠說。他表示，龍蜥社區(qū)同時推出了RISC-V的桌面版本，為后續(xù)RISC-V架構(gòu)在桌面領(lǐng)域的進展奠定了基礎(chǔ)。

在持續(xù)打通RISC-V與主流及新興開源操作系統(tǒng)的同時，平頭哥也為開發(fā)者準(zhǔn)備了向RISC-V遷移、與RISC-V適配或者在RISC-V開發(fā)軟件和應(yīng)用的工具庫。在編譯器層面，平頭哥持續(xù)推動GCC(GNU操作系統(tǒng)的編譯器套件)與LLVM的優(yōu)化，讓RISC-V架構(gòu)達到商用產(chǎn)品的性能。在開發(fā)工具上，平頭哥一方面自研CDK、CDS集成開發(fā)工具，同時兼容第三方的RISC-VCore，并讓玄鐵Core支持第三方的工具。在AI方面，提供HHBAI部署工具。在基礎(chǔ)軟件方面，持續(xù)在基金會推進CSI標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)推動RTOS、Linux和安卓研發(fā)，并在此基礎(chǔ)上助力無線連接、語音和視覺方面的應(yīng)用框架設(shè)計。

穩(wěn)定與開放并行

經(jīng)過12年的發(fā)展，RISC-V的穩(wěn)定性持續(xù)提升，技術(shù)前景也在不斷攀升的出貨數(shù)字中得到驗證。數(shù)據(jù)顯示，全球已出貨100億顆RISC-V芯片。平頭哥的RISC-V處理器也已在30個應(yīng)用領(lǐng)域得到了應(yīng)用，包括網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)存儲、工業(yè)互聯(lián)、通用MCU、計算視覺、醫(yī)療電子與人工智能等領(lǐng)域，以每年50%的授權(quán)數(shù)增長，是國內(nèi)RISC-V領(lǐng)域影響力和市場占有率領(lǐng)先的RISC-V處理器產(chǎn)品。

“很長一段時間里,RISC-V的市場穿透速度沒有那么快，是因為很多從業(yè)者在觀望它到底能不能量產(chǎn)，可靠性、穩(wěn)定性有多強。平頭哥推動RISC-V在多個行業(yè)實現(xiàn)了產(chǎn)品的量產(chǎn)，有些客戶實現(xiàn)了千萬級量產(chǎn)，證實了RISC-V的可量產(chǎn)和穩(wěn)定性。有了硬件的保證，RISC-V會產(chǎn)生更強的吸引力。”楊靜向記者表示。

如果說穩(wěn)定性是RISC-V的安身之本，開放性就是RISC-V的生命力，也是平頭哥RISC-V的布局主線。過去兩年，平頭哥與Imagination共同推進復(fù)雜IP的底層打通，已經(jīng)可以提供硬件IP到優(yōu)化的軟硬件異構(gòu)計算方案，支持主流的圖形加速庫。平頭哥還與勞特巴赫進行了合作，打通了玄鐵CPU與勞特巴赫調(diào)試生態(tài)的連接。同時，平頭哥與國內(nèi)合作伙伴開發(fā)了一系列高端芯片、開發(fā)板、算法訓(xùn)練平臺等RISC-V產(chǎn)品。

與開源操作系統(tǒng)龍蜥OS的“雙向奔赴”，不僅是RISC-V進入桌面生態(tài)的重要舉措，也讓桌面級RISC-V真正實現(xiàn)從底層硬件、基礎(chǔ)軟件到應(yīng)用層的開放性。此次發(fā)布的無劍600也集成了豐富的高速接口，為用戶提供擴展能力，后續(xù)也將持續(xù)支持第三方IP的接入。同時，無劍600SoC將面向行業(yè)提供授權(quán)，并向第三方的IP公司和基礎(chǔ)軟件公司開放，允許更多的資源接入到RISC-V生態(tài)，共同推動下游應(yīng)用的發(fā)展。

但這種開放性并不指向碎片化，而是一種標(biāo)準(zhǔn)之上的開放性。孟建熠向記者表示，RISC-V本身具備穩(wěn)定的基礎(chǔ)指令集架構(gòu)，每一項指令集的擴展會經(jīng)過RISC-V基金會專家組的論證，有著完整嚴(yán)密的流程。作為國際基金會的董事會成員，平頭哥在基金會參加了29個技術(shù)方向的標(biāo)準(zhǔn)制定，在其中10個組織里面領(lǐng)導(dǎo)了標(biāo)準(zhǔn)的制定，持續(xù)推動RISC-V的國際標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

在此基礎(chǔ)上，平頭哥攜手上下游合作伙伴，不斷推動RISC-V向更多領(lǐng)域穿透，在更多市場進行產(chǎn)品化、商用化落地。無劍600 SoC平臺面向平板、智慧大屏、智能NVR、AR/VR和低速UGV等高性能旗艦級的產(chǎn)品，并支持醫(yī)療成像、視頻會議、家用機器人和無人機等中高端應(yīng)用，在幫助RISC-V架構(gòu)進入高性能應(yīng)用的同時，助力芯片產(chǎn)品走進更多行業(yè)和領(lǐng)域。在垂直行業(yè)領(lǐng)域，平頭哥為行業(yè)伙伴提供更加高效、更低成本的芯片設(shè)計能力，與基于RISC-V架構(gòu)搭建軟件棧所需的工具、軟件、集成環(huán)境等技術(shù)支持，幫助合作伙伴打造定制化的系統(tǒng)或產(chǎn)品，形成差異化的市場競爭能力。