國(guó)產(chǎn)CPU的路不好走，但走得人多了，希望就大了起來(lái)。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(lái)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(huì)上得到集中展示，來(lái)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(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的新趨勢(shì)、新賽點(diǎn)、新機(jī)會(huì)。


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(kāi)源指令集就誕生了。那會(huì)兒，誰(shuí)也沒(méi)想到它將來(lái)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(shí)間做到這一點(diǎn)，還給國(guó)內(nèi)CPU的發(fā)展來(lái)了一針強(qiáng)心劑。

國(guó)內(nèi)對(duì)RISC-V的擁抱，顯然不僅僅是因?yàn)樗情_(kāi)源的。更重要的是，它代表了一種新的可能性——在這個(gè)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(guó)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(yǔ)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(guó)產(chǎn)CPU技術(shù)和生態(tài)的迅速進(jìn)步圖景。

這一系列動(dòng)作背后，可是技術(shù)革新和錢(qián)力支持齊頭并進(jìn)的結(jié)果。就拿2023年1月到2024年1月來(lái)說(shuō)，至少16家國(guó)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(kāi)發(fā)和應(yīng)用加速了，也給整個(gè)產(chǎn)業(yè)注入了一股新鮮血液。

同時(shí)，看到不少?lài)?guó)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(huì)讓RISC-V技術(shù)成熟得更快，應(yīng)用得更廣。

說(shuō)到RISC-V的用途，AI計(jì)算絕對(duì)是眾人關(guān)注的熱點(diǎn)。無(wú)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(shuō)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(shuō)明了它在將來(lái)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(wèn)題、整個(gè)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(dòng)終端領(lǐng)域叱咤風(fēng)云，RISC-V的市占率跟兩位前輩沒(méi)法比，但就憑背負(fù)著自主可控的希望，不僅國(guó)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(duì)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(guó)內(nèi)創(chuàng)企獲得新一輪融資，其中奕斯偉計(jì)算、進(jìn)迭時(shí)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(jí)。

其中，國(guó)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(shí)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(dòng)服務(wù)器芯片負(fù)責(zé)人，之行無(wú)界創(chuàng)始人兼CEO楚含進(jìn)是原AMD XR與計(jì)算平臺(tái)高級(jí)總監(jiān)，晶遠(yuǎn)芯創(chuàng)始人劉鋼是前西部數(shù)據(jù)中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)總經(jīng)理，尚未公布融資動(dòng)向的旭日辰芯由前英特爾中國(guó)區(qū)高管創(chuàng)辦。

目前中國(guó)有數(shù)百家公司在關(guān)注或以RISC-V指令集進(jìn)行開(kāi)發(fā)。RISC-V International的25個(gè)高級(jí)會(huì)員中有阿里、華為、騰訊等12家中國(guó)企業(yè)，去年達(dá)摩院領(lǐng)導(dǎo)了13個(gè)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(jí)AI加速、工業(yè)智能電網(wǎng)、自動(dòng)駕駛AI駕駛等主流應(yīng)用中的占比接近或達(dá)到30%；未來(lái)幾年在主流市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)超過(guò)40%。

倪光南院士預(yù)測(cè)，未來(lái)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(dòng)終端的安卓Arm生態(tài)；3）智能物聯(lián)IoT的RV++（1套R(shí)ISC-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(huì)出現(xiàn)數(shù)萬(wàn)種定制化需求，而RISC-V最有優(yōu)勢(shì)。

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(huì)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(bào)道，在一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)基準(zhǔn)測(cè)試中，專(zhuān)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(píng)分領(lǐng)先于英特爾的Sapphire Rapids、英偉達(dá)的Grace和AMD的Zen4。這說(shuō)明，在傳統(tǒng)CPU方向上，RISC-V架構(gòu)已經(jīng)開(kāi)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(huì)遇到哪些挑戰(zhàn)呢？

在AI大模型這類(lèi)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(guò)美國(guó)對(duì)于我國(guó)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(mén)檻的，低于這個(gè)門(mén)檻效果就會(huì)大打折扣，雖然RISC-V架構(gòu)已經(jīng)做了很多嘗試，不過(guò)總體性能和長(zhǎng)期深耕GPU領(lǐng)域的ARM架構(gòu)肯定沒(méi)法比。當(dāng)然，英特爾和芯至科技這類(lèi)嘗試說(shuō)明，RISC-V架構(gòu)可以率先攻克大模型推理芯片市場(chǎng)以及終端一體機(jī)市場(chǎng)。

在性能背后就會(huì)牽扯出第二問(wèn)題——專(zhuān)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(chǔ)備了大量的專(zhuān)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(guò)了，并形成了專(zhuān)利，要繞開(kāi)這些專(zhuān)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(gè)問(wèn)題也是一個(gè)老生常談的問(wèn)題，那就是生態(tài)。AI大模型這類(lèi)型的應(yīng)用，無(wú)論是訓(xùn)練端還是推理端，都會(huì)是一個(gè)軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)，尤其是具體到某一個(gè)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(guò)，目前對(duì)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(méi)有。