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2023-2024年度第七届IC独角兽遴选通知
如果有人问全球前三大指令集，或许芯片公司门口的守楼大爷也能如数家珍地报出：X86、Arm、RISC-V。相较于前两大架构，2010年“出生”的RISC-V被称为“第三大指令集”好像有点名不副实。要知道，X86指令集能够占领一半以上的PC处理器市场和95%以上的服务器市场，Arm指令集则占据了全球99%以上的移动设备。而作为仅有14岁的“后辈”，RISC-V能够占据的市场份额可想而知。不过，短短时间内，能够杀出重围，闯入两大指令集的“狩猎场”。RISC-V自然也是有自己的优势。如同每一个名将，都有自带着独特的BUFF。比如单手举鼎的项羽，力大无穷。RISC-V天生就带着三大BUFF：开源开放、免费、可修改。1978年，英特尔创造了X86指令集，并且对该架构的演进具有绝对的控制权。X86统治了几乎所有计算机、服务器等高性能领域。想要使用X86指令集，不光要有钱，还要有资格。在过去的30多年，拿到X86入场券的仅仅只有AMD和Cyrix（Cyrix被威盛收购，后来威盛又将该项业务卖给中国大陆一家芯片企业成立兆芯）。Arm公司主导的Arm架构与X86不同，虽然Arm本身在负责架构的升级，但是只做IP核生意。也就是说，想要使用Arm，有钱就行。“资格”（授权）在Arm手里，只要给够钱，都不是问题。从1997年，Arm9问世以来，在苹果A系列芯片的带动下，基于Arm自研芯片的移动端产品越来越多。但随时可能被人取消资格、禁止参赛的世界是需要改变的。2010年，加州大学伯克利分校Krste Asanović教授决定开发一个开放原始代码的电脑系统，X86没资格、Arm又太贵。惹谁都别惹知识分子，Krste Asanović教授找来了David Patterson，开源、免费、可修改的RISC-V由此诞生。RISC-V的到来，本身也有点突破“枷锁”的味道。之后，为了确保RISC-V的开源，RISC-V基金会还将总部从美国迁移到了中立国瑞士。“名将”RISC-V带着它的尖刀，冲击着市场。2021年RISC-V国际基金会，会员数量为300多家，而到2024年，其会员数量已经超过4000家，有了超10倍的增长。在2022年，市场上量产的RISC－V处理器已经达到100亿颗，其中有50％来自中国。目前国际上著名的开源社区Debian已首次把RISC-V作为官方支持的指令集架构，此外，Google的Android开源版本AOSP也宣布把RISC-V当作官方支持的Tier-1指令集。作为新的指令集，只有实现盈利才能进一步保持持久的生命力。RISC-V到了“掘金时刻”，而这一时刻的带领者正是阿里巴巴达摩院。无数国内外的科技公司和机构纷纷都涌入了RISC-V赛道，想要成为下一批“淘金者”。2019年7月，阿里巴巴发布当时业界性能最强的RISC－V处理器玄铁910；2021年6月，中科院计算所发布高性能RISC－V处理器香山；2022年11月，美国芯片创业公司SiFive推出3.4GHz的RISC－V处理器。与此同时，印度、巴基斯坦、俄罗斯、欧盟的政府都将RISC-V提上了议程，前后发布了不同的支持政策。国内这边，北京开源芯片研究院公布第二代“香山”（南湖）开源高性能RISC－V处理器内核等，性能已超过ARM A76；阿里巴巴发布首个自研RISC－V人工智能多媒体融合平台，支持运行170余个主流人工智能模型。国际上，RISC-V服务器芯片制造商Esperanto Technologies和Ventana Micro Systems已经推出了用于云计算的芯片；Meta也推出了一款基于RISC-V架构的AI推理芯片；英特尔正在与巴塞罗那超级计算中心（BSC）合作，为超级计算机制造RISC-V芯片。RISC-V走向大规模商业化一直是业内所期盼的。但是，由于RISC-V处理器在高性能计算领域的应用和研究依然处于探索阶段，软件生态系统、芯片、电路板和系统的可靠性问题并没有解决。当开源和可修改被视为RISC-V的最大优势时，它们也成了RISC-V进一步发展的阻碍。虽然开发者准入门槛降低了，但这反而可能导致更严重的指令集架构碎片化。商家自己拓展的RISC-V指令集不是标准指令集，很容易产生碎片化问题。缺乏统一性的话，软件生态系统建设就会缺乏锚点，很难让一套软件生态满足所有拓展出的RISC-V指令要求。想要克服这个阻碍，必须建立联盟，依靠上下游公司的合作。而这只能靠具有行业影响力的大公司号召。RISC-V国际基金会22位高级会员中有12名来自中国。在国际标准建设中，阿里巴巴领导了其中的13个主要技术小组，是公认的投入力量最大的中国机构。在2024玄铁RISC-V生态大会上，阿里达摩院正式发起了“无剑联盟”。Synopsys、中国电信股份有限公司研究院、Imagination、青岛海尔科技有限公司、Arteris、芯昇科技等头部企业及机构首批加入。成员将基于玄铁处理器紧密推进IP协同、工具链优化、操作系统适配、解决方案拓展、应用推广等工作，持续降低RISC-V开发成本，缩短RISC-V产品及应用上市时间，让终端厂商以更快的速度找到更适配的RISC-V方案。例如，基于“无剑600”芯片设计平台，Imagination和玄铁实现了高性能异构算力架构，产出一批高性能芯片；Arteris将与玄铁合作保证ArterisNcore和FlexNoC片上网络互联IP及SoC自动化集成技术与玄铁RISC-V系列产品的互操作性。建立RISC-V产业合作新范式，帮助芯片公司加速技术转化过程，降低开发成本与风险，才能充分挖掘RISC-V的商机。走向大规模商业化是RISC-V进一步成长的必经之路。这一次，RISC-V的掘金，玄铁不但要成为“淘金者”，还要成为“卖金铲的人”。助力RISC-V距离商用更进一步。2023年，全世界的RISC-V科技公司的CEO都在讨论一件事：要做RISC-V的生态。“生态”对于半导体架构来说，非常重要。芯片架构的地位，往往就在于“生态”：有多少家公司愿意使用这个指令集。传统上，一家企业想要在自家产品中集成芯片，需要先选择供货商，供货商与指令集架构、软件生态深度绑定，因此一旦做出选择便难以更改。类似于：淘宝吸引了很多的买家，那么买家更倾向于在淘宝上购物。随着买家数量的增加，淘宝也吸引了越来越多的商家入驻。这就使得淘宝的市场越来越大，这种效应被称为“双边效应”。做RISC-V的生态也是同一个道理。RISC-V的生态越完善，使用的客户就越多，那么RISC-V整体的市场就越大。Arm的生态建设就非常强悍。在2010年时，由Arm、IBM、三星、TI等厂商联合设立了非营利组织Linaro，这个机构就是合作进行开源Linux软件产品和开发工具的开发和改进，帮助Arm的合作伙伴快速推出基于Arm架构的产品。对于新的架构来说，Arm走过的路，RISC-V都要走一遍。在RISC-V芯片已经出货百亿颗的背景下，完善RISC-V的生态化建设迫在眉睫。过去几十年，因为生态进展而中道崩殂的指令集不计其数，如MIPS、SPARC等等。从芯片生态，到基础软件生态，再到应用和终端生态，达摩院玄铁正连接各大生态体系，让全球的开发者和合作伙伴都能更好地使用和发展RISC-V技术。去年，由阿里巴巴、谷歌、英特尔等13家企业发起的全球RISC-V软件生态计划“RISE”，在比利时布鲁塞尔正式启动。RISE旨在加速RISC-V新架构的软件生态建设及应用商业化进程，成员将联合推动RISC-V处理器在移动通信、数据中心、边缘计算及自动驾驶等领域的市场化落地。很多行业人士认为，RISE类似Linaro。在2021年，阿里巴巴直接宣布开源四款玄铁系列RISC-V处理器，包括玄铁E902、E906、C906、C910。玄铁 RISC-V 系列已经拥有300多家客户、超800个授权数，其出货量超过40亿颗，是应用规模最大的国产 CPU IP。达摩院已经开源4款玄铁处理器，虽然意味着将损失 IP 核授权带来的收入，但另一方面，开发者们能够在开源的基础上做软硬件适配，推动RISC-V生态的发展。围绕玄铁处理器，一个蓬勃生长的RISC-V协同创新生态雏形已初步形成。5年间，玄铁RISC-V处理器已发布3个系列9款产品，覆盖高性能、高能效、低功耗等不同场景。本届大会，达摩院宣布玄铁系列将面向低功耗、AI加速、车规及安全领域全面迭代升级。同时，玄铁C907首次实现矩阵运算（Matrix）扩展，为未来AI加速计算提供更多选择；下一代处理器C930也将于2024年推出。在软件生态上，玄铁完整推出基础软件三件套——编译器TAC、编译环境CDK、部署工具集HHB，大幅提升RISC-V开发环境及工具栈效率。在几年时间内，玄铁已经基本完成了与国际及国内主流操作系统与RISC-V的全适配。比如说安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龙蜥、统信、openKylin、创维酷开系统、RTT等操作系统，并在百余款量产芯片中得到了应用。在硬件开发和工具链建设上，EDA厂商基于玄铁处理器开发出RISC-V仿真、调试、验证等系列工具，大幅缩短产品验证及上市时间，显著降低风险。
玄铁RISC-V处理器的长期技术积累，正逐步结出应用成果。在2024玄铁RISC-V生态大会上，中国科学院软件研究所发布基于RISC-V的开源笔记本电脑“如意BOOK”，搭载玄铁C910处理器。在openEuler操作系统上流畅运行钉钉、Libre Office等大型办公软件。如意BOOK首次打通了从底层芯片到操作系统到商用软件的RISC-V全链路，且全部开源开放。中国科学院软件研究所RISC-V行业生态负责人郭松柳表示：“我们期待更多开发者基于如意BOOK进行原生RISC-V开发，共同丰富RISC-V的软件应用生态。”在去年的玄铁RISC-V生态大会上，阿里巴巴就公布了生态计划。针对芯片开放社区开发者、行业伙伴分别推出了“RISC-V学院计划”、“玄铁优选芯片”。以此建设帮助RISC-V生态，推动芯片落地。玄铁处理器已经在AI、5G通信、自动驾驶、金融等领域展开广泛应用创新。在电力行业，国网智芯公司基于玄铁处理器研发面向工业应用的高能效、高安全、高可靠的AI芯片，可用于变电智能巡视、源网荷储协同调度等场景，全面赋能数智化电网建设；在ICT领域，中国电信研究院采用玄铁RISC-V研发云桌面、AI边缘盒子等新硬件，助力打造“端-边-云”全面应用；在机器人方向，亚博智能推动RISC-V首次进入ROS机器人领域，基于玄铁处理器的Mlik-VMeles开发板研发SLAM建图与避障导航小车；润开鸿联合达摩院在玄铁RISC-V上更好地发挥了OpenHarmony分布式技术应用优势，落地金融、交通等行业。前些日子，欧盟已经宣布大力投资RISC-V架构，想要以此实现半导体芯片的独立。如将不尽，与古为新。开源早已成为处理器芯片发展的新趋势。正如阿里巴巴达摩院院长张建锋在会上所说，从软件到硬件，开源已经成为数字产业的大势所趋。“开源是手段，而开放是思想，RISC-V的魅力正在于此”，他表示，“它是透明的、与时俱进的，让大家都能在兴趣驱动下作出自己的创新贡献。”在PC产业，英特尔是通过IDM模式加卖芯片的方式去推动了芯片产业的发展，但这种模式需要很多的资源、上百亿美元的收入才能支撑这样的一个产业。而且一旦利润下降就会被不看好，这也是为什么英特尔股票下跌。智能手机产业，Arm也用更轻的方式，不卖芯片，只卖IP，让其他的企业去做芯片，这样也能够撬动一个更大的智能手机的产业。今天如果用开源芯片的方式，IP是开源的，流程也是开放的，通过全链路合作的方式来去推动技术发展，持续让技术演进，那就有可能撬动更大的产业。张建锋表示：“随着新型算力需求激增，RISC-V发展迎来蝶变，即将进入应用爆发期。达摩院将持续加大RISC-V的研发投入和生态共建，推动行业上下游协同创新发展。”由达摩院引领，RISC-V终于等到了“掘金时刻”。
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