RISC-V“香山论剑”，技术优势和应用优势在哪里？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）6月24日，北京开源芯片研究院在B站名下账号开设主题直播，香山论芯第一期的主题为“开源芯片、香山玄铁”，嘉宾包括中国科学院计算技术研究所副所长、研究员包云刚，平头哥半导体有限公司副总裁孟建熠，腾讯蓬莱实验室总裁高剑林，珠海全志科技股份有限公司产品研发中心总经理黄少锐。
 
香山论芯第一期的话题围绕“为什么选择RISC-V”以及“香山、玄铁处理器的优势和客户反馈”展开，侧重点指向了RISC-V处理器的未来发展和布局。
 
包云岗在论坛上指出，国内很多芯片都嵌入了RISC-V的内核，比如音频、无线等应用领域，国内在这方面发展的很好。国际上，做RISC-V内核主要是SiFive，产品布局比较完整，从低端到高端都有，也涌现出一些新的公司，都在走高端，针对数据中心市场。国内外的创新显示出，RISC-V不仅是应对AIoT，在高端的数据中心领域也是有发展潜力的。
 
香山处理器正是北京开源芯片研究院在管理的产品，2022年4月9日，包云刚在微博上表示，开源高性能RISC-V处理器核心“香山”有了新的归属——北京开源芯片研究院。他在博文中指出，北京开源芯片研究院成立后经过四个月的筹建，开始启动第一批围绕“香山”的新项目，后续也将陆续启动其他开源芯片项目。
 
2021年首届RISC-V中国峰会上，国产开源高性能RISC-V处理器核心 “香山”正式发布。根据发布会信息，“香山”是在中科院计算所、鹏城实验室的支持下，通过中国开放指令生态（RISC-V）联盟联合业界企业一起开发的一款开源高性能RISC-V处理器核，它的架构代号以湖命名，第一版架构代号是“雁栖湖”，第二版架构代号是“南湖”。
 
“雁栖湖”已于2021年7月15日流片，这颗芯片采用28nm工艺； “南湖”据悉采用中芯国际14nm工艺，性能相较于第一代实现了翻倍。
 
包云岗在论坛上表示，香山的定位是做开源和高性能的，希望能够像Linux一样应用到高端领域中。香山的源代码是开源，开发香山的流程和工具也是开源的，是类比Linux的，这两个方面对生态建设有重要意义，也是香山区别传统开源处理器的特点，能够联合更多的企业做开发。
 
“面向未来，第三代香山处理器会采用更先进的制程，会达到更高的主频。现在的香山还不到“三岁”，我们会扎实地做下去。” 包云岗说到。
 
玄铁处理器在商用化程度上比香山处理器无疑会更高，发布时间也更早。2019年阿里云上海峰会上，平头哥正式发布玄铁910芯片。“玄铁”取自金庸小说杨过手里的神剑之名，寓意重剑无锋，大巧不工。
 
玄铁910一经发布就是当时业界最强的RISC-V CPU，支持16核，单核性能达到7.1Coremark/MHz，主频达到2.5GHz，比当时业界主流的RISC-V处理器性能高40%以上，较标准指令提升20%。2021年，平头哥发布了玄铁907，采用 5 级流水线设计，最高工作频率超过 1GHz，单位性能可达 3.8 Coremark/MHz。而在玄铁907发布之际，玄铁902、906及910等多款玄铁系列处理器出货量已超20亿。
 
在芯片性能上，2022年4月全球权威AI基准测试MLPerf发布最新榜单，玄铁RISC-V C906处理器的软硬件联合优化方案，取得了全部4个指标的第一。
 
孟建熠表示，玄铁的覆盖能够从MCU到边缘替代，目前平头哥在做边缘方面的量产，并会陆续发布。玄铁是有处理器系列的，因此是面向不同领域的，平头哥有清晰的产品路线图，会有不同性能的产品发布。后续，玄铁处理器的方向是走向高性能，也会更加在嵌入式细分市场做规划，做未来的创新。
 
在产品性能方面，孟建熠说到，玄铁追求的是稳定可靠。当然，玄铁是商用处理器，除了内核，也要打造平台和配对的软件，要做垂直优化。平头哥拥有丰富的软硬件生态，也是平头哥对RISC-V发展的重要价值。未来，平头哥不仅是持续增强处理器性能，也会优化操作系统、基础软件，引入AI等产业要素，让RISC-V更好地面向引用。
 
当前，RISC-V主要是从ARM架构手里抢地盘。谈到ARM架构和RISC-V的对比，高剑林讲到，ARM架构的授权费用还是比较贵的，不仅是内核，调试工具也是费用高昂。在应用灵活性方面， Arm公司是不允许修改指令集的，应用灵活性很低。目前，ARM架构处理器的产业模式是很聚敛的，需要很大的量，如果应用量达不到，很难进入到先进工艺的门槛，会越来越垄断。因此，开源的RISC-V让技术可得性更好，小批量也能做芯片，比如借助chiplet技术。相对而言，RISC-V的灵活性和中立性更高，只是商业化成熟还需要时间。
 
同时，他也是希望，国产芯片能够借助RISC-V在高端芯片领域和国际巨头对拼。
 
会上，大家还谈到了一个共性的问题，为什么选择RISC-V架构。包云岗表示，x86架构和ARM架构都是公司所有的，产品和指令集高度绑定，这是过去几十年的主流模式。但是，现在问题也出现了，处理器的供应链被少数公司管控，而RISC-V架构的出现让指令集不再是一个公司独有，而是大家一起来做标准，在过去处理器领域是没有的。借助RISC-V架构，我们就能够像通信产业一样来做处理器，用共同创新的开放模式做一个大的产业。
 
当然，包云岗也表示，RISC-V后续达到怎样的水平，还是要看大家的努力。
 
孟建熠则认为，处理器架构本质就是一个标准，处理器开放的好处就是能够共同制定标准，虽然处理器是软硬件的协同设计的，但本质也是标准创新。RISC-V作为开源系统，能够让创新累计，将不同的创新累加到别人的基础上，因此创新会有累加效应，所以说开源会对指令集创新有很大的好处。
 
高剑林对此指出，互联网的发展模式是开源生态长出来的，很多语言、软件和数据库都是这样，而芯片产业是没有看到这种模式的，x86架构和ARM架构都不是这个模式，而RISC-V架构是有这个潜质的，具备成长为更蓬勃的处理器生态的潜质。再考虑政治生态，RISC-V开源会有更深层次的意义。
 
黄少锐讲到，全志科技为什么选择RISC-V，第一个就是因为开源特性，是一个全球机构主导的开源指令集，能够借助全球创新做快速迭代，比如RISC-V在矢量运算方面的价值。而RISC-V也能够更好地应对AIoT，尤其是碎片化需求这种特性。
 
从香山论芯第一期的讨论能够明显感受到，业界对于RISC-V的发展是充满期待的，也是有很具体的发展思维，但作为开源架构，RISC-V要发展起来实现大愿景，需要软硬件系统地开源和规范化，这就需要大的生态支持，而这目前恰恰是RISC-V欠缺的。所以，对于RISC-V而言，时间是紧缺的，也是最大的挑战。