2021 RISC-V十大动向，All In的一年

电子发烧友网报道（文/周凯扬）2021年可以说是RISC-V正式发力的一年，如今的RISC-V相当于仅次于x86和ARM的第二梯队，却也不乏跻身第一梯队的潜力。去年的RISC-V继续开疆扩土，覆盖了IoT、数据中心、AI和汽车等领域，也成了不少论坛、会议和发布会的头号话题。这里笔者盘点了过去的一年里RISC-V的十大动向，让我们一探去年RISC-V又斩获了哪些成果。
 
开源架构下的开源内核
 
RISC-V作为一个开源架构，自然需要经营其开源生态。正巧今年RISC-V迎来了不少开源的内核，比如在今年RISC-V中国峰会上发布的香山处理器核。2021年7月，香山已经完成了第一版雁栖湖的流片，采用了台积电的28nm工艺达到了1.3GHz的主频。而近日，香山终于完成了第二版南湖的流片，在台积电14nm的工艺节点下达到了2GHz的主频。整个香山开发团队还为该处理器开发了多套工具，虽然目前香山还无法与主流ARM核心匹敌，但其团队目标是在未来通过迭代优化达到ARM A76的水平。据悉香山的第二期联合开发工作也有字节跳动这样的大厂参与，相信这个目标是有望达到的。
 

香山处理器 / 中科院

 
与此同时，阿里旗下的平头哥在2021云栖大会上宣布开源四款玄铁RISC-V处理器核，分别是E902、E906、C906和C910，且一并开放一系列工具和系统软件。这四款内核覆盖了低中高场景，也支持AliOS等一众系统。平头哥声称后续也会进一步开放更多的IP和处理器，进一步降低RISC-V生态下设计开发的门槛。
 
高性能处理器频出，对标ARM
 
其实要说高性能，上文提到的香山其实已经是一个不错的例子了，但商用化的RISC-V往往需要更强劲的性能，为此不少头部RISC-V公司仍在追求性能更高的处理器。SiFive于去年12月公开发布了P650处理器，并声称这是目前商用可授权RISC-V处理器中性能最高的。P650应用处理器采用了13级流水线4发射的设计，SpecINT2006性能超过了11/GHz，与上一代P550相比提升大于50%。SiFive表示，即便与Arm A77相比，P650也有显著的PPA优势。

P650原理图 / SiFive

赛昉科技则在去年底发布了高性能内核昉·天枢，该核心基于台积电12nm工艺，可达到2GHz的主频，SPECint2006 8.9GHz，Dhrystone 6.6 DMIPS/MHz、CoreMark7.6/MHz，这个性能也超过了过去玄铁910的7.1 CoreMark7.6/MHz。Imagination同样在去年公开了旗下RISC-V CPU产品线Catapult，其中包括动态MCU、实时嵌入式CPU、高性能应用CPU和主打功能安全的汽车CPU，而首个MCU产品已经在Imagination的高性能汽车GPU中出货。
 
HPC和AI领域的香饽饽
 
初创公司Esperanto于去年推出了千核RISC-V加速器ET-SoC-1，面向数据中心的推理应用。该芯片基于台积电7nm工艺，在单个SoC中集成了近1100个RISC-V核心。据Esperanto强调，该加速器与传统的CPU+GPU方案相比，在推荐网络上的性能提升高达50倍，在图像分类上的提升高达30倍，能耗比也提升了近百倍。
 
有大佬Jim Keller坐镇的AI创企Tenstorrent也宣布在自己的AI SoC设计中引入RISC-V，在其自研的Tensix核心中用到五个RISC-V小核，分担计算和协调工作。与此同时，Tenstorrent也在打造自己的RISC-V处理器Ascalon，一个6发射64位的高性能处理器。
 
火热的硬件生态
 
RISC-V 2021峰会上，赛昉科技正式发布了昉·星光RISC-V单板计算机，该开发板搭载了昉·惊鸿JH7100视觉处理芯片。JH7100采用了U74双核CPU，2MB的二级缓存，工作频率达到了1.5GHz。开发板还配备了8GB的LPDDR4内存、40pin GPIO header，加上JH7100自带的深度学习处理引擎和图像视频处理系统，其硬件资源足以完成各种图像处理和视觉计算工作。

昉·星光开发板 / 赛昉科技

 
RVBoards同样在去年发布了基于全志D1芯片的RISC-V开发板哪吒，全志D1采用了玄铁C906内核，主频达到1GHz。哪吒配备了512MB的DDR3内存，并通过RTL82111F和XR829无线模组实现了千兆以太网和2.4GHz Wi-Fi与蓝牙的支持。哪吒可选择预装Debian系统和RVBoards OpenSDK，支持C、C++、Rust和Python等语言的编程。在这些硬件的支持下，势必会有越来越多的开发者加入RISC-V的生态建设。
 
RISC-V汽车芯片开始冒头
 
汽车半导体可以说是挤破头都难分一杯羹的巨型市场，尤其是对于RISC-V这种新生架构，要想完成车规的认证需要一系列繁杂的流程，然而我们却在2021年看到了喜人的进展。去年，瑞萨不仅与SiFive达成合作共同研发面向汽车的RISC-V方案，也推出了集成NSITEXE RISC-V协处理器的汽车MCU RH850。

KL530芯片 / 耐能

 
去年11月4日，耐能发布旗下首款车规级芯片KL530，这也是耐能首款基于RISC-V指令集的芯片。KL530集成了耐能新一代的NPU和先进的ISP，算力功耗比相较KL520提升了2倍之多。这一低功耗高效率的边缘AI芯片，满足了目前L1和L2自动驾驶的应用需求。而去年的滴水湖RISC-V论坛上，凌思微电子也公开了旗下车规级RISC-V无线MCU LE503x，该芯片基于平头哥的玄铁E902。
 
RISC-V指令集新动向
 
作为一个尚在成长中的指令集，RISC-V还有不少处于开发改进中的规范和扩展，比如向量扩展等。去年年底，RISC-V国际基金会正式宣布批准15项新规范，扩大RISC-V在AI、IoT、汽车和机器学习等领域的应用。
 
这其中比较重要的就是虚拟化，对于目前不少主打数据中心和HPC的RISC-V处理器来说，虚拟化是一项关键的功能，方便在云端架构中对RISC-V的硬件资源做到物尽其用。
 
逐步完善的RISC-V开发工具
 
去年10月25日，著名软件工具供应商IAR Systems宣布，其支持RISC-V在Linux下的开发部署工具已经通过了TÜV SÜD的功能安全认证，这一认证囊括了ISO 26262车规标准、IEC 62304医疗标准等国际标准的要求，为RISC-V在各种专业领域开发和商业化提供了更快捷的路线。
 
Imperas在去年更新了RISC-V仿真器和参考模型，用以支持新批准的规范和扩展。同样是在去年，SiFive、Codasip以及转投RISC-V的MIPS均选择了与Imperas达成合作，利用Imperas参考模型来完成RISC-V的设计与验证工作。
 
RIC-V出货量与投资猛增
 
在去年底的RISC-V峰会上，RISC-V International预估单论2021这一年，市面上的RISC-V核心数就已经达到20亿。阿里平头哥公开宣布玄铁系列处理器累计出货超过25亿颗，芯来宣布基于其RISC-V内核的启英泰伦AI语音芯片出货数百万颗。据研究机构预计，到了2025年全球RISC-V架构的芯片出货量将达到624亿颗，与x86和ARM平分秋色。
 
在这样的庞大出货量和积极的生态下，2021年的资本似乎也更加愿意为RISC-V买单。去年8月，赛昉科技完成了A+轮融资，累积融资金额达到10亿元，本轮领投包括国科瑞华和中国互联网投资基金；9月2日，数据中心级RISC-V处理器开发公司Ventana Micro Systems宣布完成3800万美元的B轮融资，由美满电子创始人周秀文和戴伟立领投；9月8日，初创RISC-V企业睿思芯科完成了数千万美金的A轮融资，本轮领投方包括字节跳动和高瓴创投。
 
移植和适配工作进行中，RISC-V系统软件生态可期
 
去年年初，平头哥就成功将安卓10移植到了基于玄铁C910的RISC-V平台上，实现了基本的系统运行，后续的软件支持还需要SDK等一系列代码移植与优化工作。中科大软件所的PLCT实验室也在去年透露，他们正在开展ChromiumOS的移植工作，该系统主要面向笔记本和平板设计。如果这两项系统适配工作后续进展顺利的话，RISC-V有望尽情地拥抱当下的安卓生态。

HiFive Unmatched开发板 / SiFive 

不仅如此，RISC-V也收获了更多Linux发行版支持，比如SUSE就在去年8月宣布加入RISC-V基金会，与社区展开合作完成OpenSUSE的移植工作，并提供软件开发工具。Arch开发者Felix Yan也已经通过PLCT实验室提供的HiFive Unmatched开发板，在上面成功启动了Arch系统。在RISC-V和Linux两者的密切合作下，Linux基金会还合作推出了免费的RISC-V课程，为Linux开发者提供认知RISC-V的窗口。
 
巨头纷纷将目光转向RISC-V
 
华为海思在去年底发布了一款全自研的模拟电视主处理芯片Hi373V110，该芯片采用了海思自研的32位RISC-V CPU和LiteOS操作系统，支持全球各种制式，也支持CVBS/YPbPr/VGA/HDMI 1.4信号的输入。作为国内半导体设计的龙头企业，该芯片只能说是牛刀小试，华为如若未来继续投入RISC-V开发的话，必将是对国内生态的一大助力。
 
苹果作为一家全身心投入ARM开发的厂商，似乎也在探索RISC-V的可能性。去年9月，苹果在其官方招聘页面上发布了一个RISC-V资深程序员的职位，负责高性能计算方面的开发，加强并改进iOS等系统中的嵌入式子系统。苹果还有一份系统架构师的职位，其中也提到了需要对基于RISC-V/ARM的系统与工具链有所了解。如此看来苹果还在探索的初期，RISC-V有一定可能成为其ARM芯片中的协处理器。