RISC-V从纸上蓝图到商业化落地，阿里平头哥做了什么?

作者 | 舍予/文 潘西/编辑

芯片是电子设备中最基础、最精密的元件，如果把芯片制造流程比作盖房子，那指令集架构就相当于地基。一直以来，在CPU指令集架构市场，X86架构占据了90%以上的PC及服务器市场，Arm架构则几乎垄断了整个移动端的芯片架构市场，而年轻的RISC-V在计算架构领域只是“备选”。

然而这一市场格局正在悄然发生变化。近日，在首届玄铁RISC-V生态大会上，RISC-V国际基金会CEO Calista Redmond发表演讲指出，截至2022年，RISC-V架构芯片的出货量已超100亿颗。目前，RISC-V芯片生态与操作系统等基础软件生态正在加速融合，阿里巴巴旗下半导体公司平头哥宣布，已基本完成国际及国内主流操作系统与RISC-V的全适配，并在多款量产芯片中得到了应用。

从“备选”到广泛应用，其背后主要来自两方面的转变，一方面对于芯片厂商而言，RISC-V架构可以降低设计的复杂度和周期，有望降低芯片制造的成本；另一方面，以平头哥为代表的芯片企业投入到RISC-V生态建设中，不仅仅体现在处理器IP的研发上，更重要的是标准制定到软件生态，都在深度参与，这是中国半导体又一新的突破。

随着RISC-V的日趋成熟，向高性能计算领域进行拓展成为下一步重点。不过，在业内看来，要想在高性能领域进一步同X86、Arm展开PK，依然有诸多难题待解，如何进一步拓展RISC-V性能边界，促进RISC-V在重点行业的大规模商业化落地，培养更多的RISC-V开发者和人才，都是RISC-V生态发展面临的挑战。

RISC-V架构凸显发展潜能 仅10年出货已超100亿颗

在PC和移动互联网时代，中国企业经历了一段难忘的“芯酸”往事，造成这一局面的核心原因之一是处理器架构技术的空白，芯片的软硬件生态长期被X86和Arm垄断。近几年，随着物联网、IoT、AI等技术快速发展，开放、简洁、模块化的RISC-V架构“异军”突起，成为一大新兴芯片架构。

据介绍，中国已有数百家公司都在关注或以RISC-V指令集进行开发。其中，在RISC-V22个高级会员中，有12家为中国企业，其中就包括阿里平头哥。

不容忽视的是，与X86、ARM相比，RISC-V终究还是一个较为“年轻”的指令集架构，在产业链、研发工具的配套上仍存在瓶颈，那么，为什么中国厂商会选择还处在“新手期”的RISC-V？

“RISC-V架构具有开源开放、可定制、可扩展等特点，所有开发者、创业者、高校师生、商业公司都能基于RISC-V便利地开发自己的处理器，适合当前万物互联的智能硬件的发展需求。”平头哥副总裁孟建熠表示，从提出到100亿颗处理器，英特尔X86架构花了几十年，Arm花了17年，而RISC-V只用了约10年时间，这也充分印证了RISC-V在技术创新和市场需求的双轮驱动下所展现出的强大生命力。

截至目前，平头哥已推出3大系列8款RISC-V处理器，涵盖多种应用场景。同时，RISC-V也已进入与软件层的紧密合作阶段，平头哥已基本完成国际及国内主流操作系统与RISC-V的全适配，包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龙蜥、openKylin、统信、创维酷开系统、RTT等操作系统。这也意味着RISC-V已经有能力承载云、桌面、终端等不同操作系统，不同的开发者可以在此基础上进行开发。

中国工程院院士倪光南表示，RISC-V降低了进入芯片行业的门槛，也符合未来万物智能时代的技术发展趋势，在万物互联的新时代，中国要争取将RISC-V发展成为世界主流CPU架构，形成X86、Arm和RISC-V三分天下的格局。

商业化应用加速落地可持续生态构建迫在眉睫

经过5年建设，中国RISC-V生态已初具规模，正在从技术层面向商业化应用落地转变。其中，平头哥已经在AIoT领域与包括创维酷开、网易有道、海尔智家、云知声等在内的企业达成了合作，玄铁RISC-V处理器在计算视觉、智能家居、数据存储、工业互联和网络通信等领域已经有了具体应用。

据云知声联合创始人李霄寒介绍，从语音角度来看，有40-90％的算力需求可以被加速。如果这部分被充分优化，意味着整体的效能还可以提升五倍、六倍，甚至更多，这对于边缘侧产品的落地非常重要。而平头哥玄铁生态恰恰具备了人工智能所需要的加速单元。

“RISC-V和AI的结合是非常自然的一种选择。目前，AI不论是训练还是推理更多基于GPU，而GPU本身是一种相对专用的加速器，和主控CPU之间仍存在协同问题。”算能高级副总裁王雷指出，随着模型规模的增加，更贴近数据流动的CPU会与加速引擎形成深度耦合的架构，可进一步提升耦合的效率。此外，RISC-V具有很强的扩展性，可以很好地解决CPU跟加速引擎之间的延迟问题、带宽问题，形成更完整、更一致的解决方案和结构。

虽然，RISC-V完成了从理论到实际，从小众到广泛应用的重大突破，但相对于X86和Arm来说，由于诞生时间较短，RISC-V在中国本土市场的生态系统还不够成熟，以及在硬件方面的开发和生产还需进一步完善，导致在一些特定的场景下，RISC-V的应用可能会受到限制，如何构建可持续生态将成为未来发展的关键。

孟建熠表示，生态建设极其困难，不是一两家公司就能完成的事情，需要全球创新协同。目前，平头哥正连接各大生态体系，从芯片生态，到基础软件生态，再到应用和终端生态，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，并围绕RISC-V技术链条，帮助RISC-V形成创新链条，构建出整个生态的价值链体系。

值得注意的是，RISC-V生态的发展，离不开指令集标准的统一，平头哥在推动29个技术方向的标准制定，比如持续推动RVV1.0架构标准、面向人工智能的全新Matrix矩阵标准以及RISC-V安全技术标准等。不仅如此，平头哥还公布了生态计划，正式推出在线学习平台“RISC-V学院计划”，覆盖芯片开放社区（OCC）的15万名开发者，并鼓励他们参与全球RVFA认证。。

有分析人士指出，从近两年的发展态势来看，RISC-V生态逐渐往标准化、规模化的方向大步前进；另一方面，处理器生态与操作系统生态之间的壁垒打破，合作更为紧密且深入，这将大大激发RISC-V大生态的潜能。

RISC-V进入快速发展期 未来探索高性能计算

截至2022年，RISC-V架构芯片的出货量已达成100亿颗，仅用约十年就走完了传统架构30年的发展历程。据预测，2025年RISC-V架构芯片更有望突破800亿颗。这也意味着，RISC-V将迎来爆发期。

关于未来，孟建熠指出，RISC-V架构已经在包括物联网等中低端场景有了规模化应用，下一步是要向较高算力要求的高端场景扩展，其中最容易实现突破的是存储、网络通信相关场景。同时，RISC-V架构将走向更广的生态合作，在商业合作上会有更多的新模式、持续丰富的软件以及不断多样化的应用。

在倪光南看来，RISC-V不仅可以在工业控制、物联网、智能家居等对算力要求不高的领域中得到推广，也正在向对算力有更高需求的桌面应用、边缘计算等领域发展，其中智能网联汽车领域被认为是未来芯片的巨大市场。

但这对刚刚迈入高性能计算领域的RISC-V而言并不是一件易事，还有诸多挑战需要解决，包括技术可靠性、产品稳定性，以及架构设计的改变带来的适配问题等。另外，由于RISC-V仍处于发展初期，从事该领域的专业人才数量较少，面临较大的人才缺口。

对于冲击高性能计算市场的RISC-V而言，仍需要时间的积累。孟建熠坦言，“RISC-V就像清晨的太阳，尽管还温润如玉，但已经初步照亮了东方，我们一起等待他骄阳似火的那天。”