RISC-V的下一步大棋，数据中心还是手机SoC？

RISC-V这两年弄出的动静有多大，在厂商和我们媒体不遗余力地宣传下，大家或多或少都有所耳闻，无论是物联网、汽车乃至航天，都少不了RISC-V的踪影。然而，RISC-V离真正走入主流视野，还是有不小的差距。就拿持续火热的数据中心市场来看，RISC-V在这一领域仍是相对沉寂的。可其实在RISC-V的宏大规划中，数据中心产品也即将逐一面世，甚至可能会进军ARM主宰的手机SoC市场。
 
英特尔的神秘RISC-V产品
 
近期英特尔在RISC-V上动作频繁，无论是加入RISC-V国际基金会，为RISC-V提供设计和制造平台等，英特尔这个x86巨头眼中的RISC-V似乎颇有前景。

P550架构 / SiFive

 
WikiChip的David Schor透露英特尔与SiFive合作设计的Horse Creek，一个基于Intel 4工艺和SiFive RISC-V核心P550的平台，近期已经流片送到实验室了，从初期的测试结果来看“很不错”。虽然目前还不清楚英特尔对Horse Creek的定义，但P550作为一个高性能核心，又是基于Intel 4这样的先进工艺，还用上了英特尔沿袭的Creek命名，这个产品哪怕不是一款数据中心产品，肯定也和高性能脱不了干系。
 
我们再来看看这一产品刚发布之初，也就是2021年6月的新闻通稿。其中为Horse Creek背书的是时任英特尔IP工程部门CTO的 Amber Huffman，他表示英特尔将使用领先的DDR和PCIe接口IP与P550相结合，而Amber Huffman负责的正好是数据中心IP。所以Horse Creek作为一个数据中心产品基本没跑了，不过该产品是否能在今年正式发布，还得看英特尔后续的开发进度了。
 
RISC-V即将在数据中心上发力
 
近期ARM在Neoverse的国外媒体会议上对RISC-V做出了评价，他们认为在数据中心领域RISC-V目前并没有展现出强有力的竞争力，哪怕是在短期内也没法对ARM造成威胁。在他们看来，尽管RISC-V站在巨人的肩膀上，仍缺乏在架构、标准和软件等生态上的积累，而且在治理模式上仍有不少可以向ARM学习的地方。
 
要知道ARM自己也是在多年的沉淀下才打入数据中心市场的，而且目前相较x86来说，市场份额还不大，根据最新的统计数据大约在5%左右。但即便如此，ARM都不把RISC-V视为竞争对手，足以看出RISC-V在这块有多弱势了。

ET-SoC-1 AI芯片 / Esperanto

 
RISC-V目前在数据中心上的生态确实比较薄弱，作为竞争对手的ARM除了有不少服务器CPU面世以外，也已经开始打入新兴的DPU领域，更是与几乎所有顶级云服务厂商达成了合作，可以说ARM在服务器上已经处于全力冲刺的状态了。反观RISC-V这边，数据中心级别的产品主要停留在高性能内核阶段，其余的大部分是AI芯片这样的硬件加速器产品，不少还没有量产，更别说商用了。
 
但RISC-V从嵌入式核心上发展起来的速度大家都已经见识到了吧，而这个速度也即将席卷数据中心市场了。比如服务器通用CPU，目前已有算能科技和微核芯两家公司传出消息，而且是量产在即，直接对标ARM的Neoverse产品线，甚至连之后的产品路线都已经规划好了。
 
其实对于诞生没多久的RISC-V来说，这点进展已经很不错了，至少在AI芯片领域，RISC-V已经为大家熟知，更有Esperanto和Tenstorrent这样优秀的初创企业在推出高性能的AI产品，这些芯片的归宿很明显也是数据中心。从制造上来说，无论是台积电、英特尔IFS还是格芯，也都持续有RISC-V高性能芯片的流片。英特尔也已经与巴塞罗那超算中心达成合作，开发将超算推向Zettascale级别的RISC-V高性能处理器。
 
苹果真要转用RISC-V了？
 
在笔者看来，RISC-V确实不需要从一开始就在核心计算领域做到领先，而是可以采用“农村包围城市”的边缘渗透方式，从低功耗MCU做到手机SoC，从AI芯片做到服务器CPU。其实这样的设计思路早已被纳入了考量，市面上已经有一部分芯片开始采用ARM+RISC-V的双架构，先拿RISC-V核心作协处理器。
 
但这样还不够，RISC-V需要的是像智能手机SoC、家用电脑CPU或GPU这样真正走量的核心爆款产品，这样人们听闻“RISC-V”这个词时，才不会感到陌生。结合最近的新闻来看，在RISC-V手机SoC迈出第一步的，很有可能会是苹果，但结果可能不会是大家设想的那样，而是像上文说的那样，从“边缘”渗透。
 
SemiAnalysis的Dylan Patel透露，他已经确认苹果正在积极将部分ARM核心转变为RISC-V核心，用于未来的Apple Silicon芯片中。结合去年苹果招募RISC-V工程师的新闻来看，这一消息可信度确实不低。在去年公开的招募信息中，苹果在职位需求中提到对ARM的NEON有所了解，用RISC-V来打造苹果多设备生态系统的嵌入式子系统。
 
NEON是ARM的SIMD指令集扩展，类似于X86的AVX512、SSE等。苹果的A系列ARM CPU中就有用到128位宽的NEON指令集。那么苹果有什么理由把这些子系统的核心换成RISC-V呢？
 
这里引用一段SiFive对RISC-V矢量扩展的描述：RISC-V矢量扩展从代码大小、性能和面积来看，是一个强大而高效的方案，弥补了packed-SIMD和GPU在处理器大数据集上效率不足的问题，而ARM的NEON正是packd-SIMD的方案。

ARM Neon指令集与RISC-V矢量指令集的代码区别 / 平头哥

 
RISC-V矢量扩展的另一个特性就是与矢量长度无关，为其RISC-V矢量扩展兼容处理器编写的代码可以在其他RISC-V矢量兼容处理器上运行，减少了硬件更新后需要重写代码的困难。对于苹果来说，这不仅为苹果提供了新系统兼容的便利，更重要的是可以将全新的软件特性在iOS、WatchOS和tvOS等系统中一并实现。

A15芯片 / 苹果

 
对于才全面转向ARM的苹果来说，现在就投向RISC-V阵营似乎有些不太现实，考虑到他们已经在微架构、工具链、系统上投入了这么多。但如果能对一些子系统的功耗、编程带来巨大的优势，苹果也许并不介意做出改变，毕竟他们已经采取了一些行动。
 
以目前苹果的A15 SoC为例，其中不少子系统也用到了ARM核心，比如ISP、显示引擎和视频编解码等。但在这些加速器执行单元中，用到的其实是苹果自己的AMX指令集。
 
写在最后
 
不管这几个ISA之间互相如何评价，有这样多样化的生态对整个行业来说都是好事，选择多了机遇和创新也就多了。尽管目前的RISC-V在数据中心上还落后不少，也没有什么大爆款产品的推出，但这个耕耘的过程恰好能给这个新生的架构打下坚实的基础，悬殊的差距正好作为整个ISA生态发展的催化剂。