IoT之后,RISC-V扎向高性能“腹地”
虽然RISC-V此前更多集中在低算力的MCU市场以及生态依赖度较低的物联网领域,但这并不意味着RISC-V无法进入更高性能的市场领域。
随着RISC-V生态完备度及市场需求的进一步增长,从物联市场走向高性能领域是RISC-V近年来的发展主线,也是芯片架构走向主流的重要标志,以PC、汽车、数据中心、AI等为代表的高性能领域正在成为RISC-V产业下一步的落子方向。
在笔者此前文章[color=var(--weui-LINK)]《RISC-V冲向Arm新蓝海》中较为详细地介绍了RISC-V架构从低端微处理器逐渐探入高性能计算领域的进程。
平头哥半导体早在2019年就率先推出最高主频达2.5GHz的玄铁C910,突破了业界对RISC-V的性能想象; 中科院计算所牵头发起“香山”高性能开源RISC-V处理器项目,第二版“南湖架构”的“香山”开源高性能RISC-V处理器核已实现流片,第三版“昆明湖架构”也正在推进中; 芯来科技性能出色的UX900多核系列目前已经能够对标ARM Cortex A53、A55等内核性能,在AloT边缘计算、数据中心、网络设备和基带通信等领域已有出色表现; 赛昉科技自研的高性能RISC-V处理器内核性能更是对标ARM Cortex A76,已被诸多芯片客户使用,被应用于HPC、数据中心、PC等场景。
另一边,国外企业也正在进行积极的尝试。
例如,SiFive发布了Performance系列高性能应用处理器;Ventana开发了面向数据中心的多核 RISC-V小芯片Veyron V1;Mobileye推出自动驾驶芯片EyeQ Ultra中配备12个RISC-V内核和神经网络加速器;Meta、Tenstorrent等围绕AI领域进行RISC-V的新探索。
近日,全球首款RISC-V大小核处理器面世、全球首款RISC-V笔记本ROMA正式交付、全球首款开源万兆RISC-V网络交换机Milk-V Vega亮相、RISC-V融合服务器全球首发、平头哥推出首个RISC-V AI平台...
同时,RISC-V国际基金会已成立数据中心工作组(Datacenter SIG)和高性能计算特别兴趣小组(HPC SIG),专注于促进高性能RISC-V处理器生态的发展。
业界正在用行动证明,高性能不再是RISC-V的禁忌之地,向高性能发展是RISC-V发展的必然趋势。
2023 年是RISC-V充满市场动力的一年。RISC-V国际基金会首席执行官Calista Redmond表示,到2027年RISC-V将占整个IP市场的16%。
有研究数据显示,基于RISC-V架构的AI芯片市场,预计2027年将达到2910亿美元,年复合增长率73.6%;通信类AI SoC市场,RISC-V从2019年到2027年间将保持21.2%的年复合年增长率;在数据中心市场,2021-2025年RISC-V CPU核市场的年合增长率将高达115%。
也正如RISC-V主要发明人Krste Asanović所言,“RISC-V没有性能天花板和应用限制,RISC-V将无处不在。”
RISC-V,三分天下还有多远?
RISC-V急需下一个“落脚点” 中国科学院软件研究所副所长武延军表示,在MCU领域,RISC-V对于ARM的平行替代已经没有任何问题。而且随着RISC-V处理器能力越来越强,尤其是软件生态越来越丰富以后,RISC-V往高性能领域走的趋势变得更加势不可挡。
但从目前阶段来看,相较于X86、ARM,RISC-V在生态上还存在一些劣势,无论从软件规模上还是性能优化程度上,都还没有达到很好的状态,这也是业内接下来需要做的事情。
赛昉科技董事长兼CEO徐滔也对此感同身受,“这两年RISC-V走向高端的趋势非常明显,国内外RISC-V初创企业都在聚焦数据中心等高性能计算领域。RISC-V核的性能逐渐从对标ARM Cortex A5X,到了现在对标Cortex A7X的核,甚至超过10的核已经很多了。”
国内RISC-V核在性能方面正在逐渐达到ARM高性能处理器核的水平,但在面积、功耗等方面还需要继续优化,ARM在PPA方面有很强的优势,RISC-V厂商还需要不断地改进。
从生态角度来看,不同的应用会有强生态门槛和弱生态门槛之分。RISC-V在拓展新应用领域时会遵循怎样的发展路径?
奕斯伟计算高级副总裁、首席技术官何宁认为,“在车载、高性能计算、数据中心和PC等领域,数据中心相对于PC来说,落地的速度反而可能会更快。因为PC和移动端设备上面的应用数量实在太多,APP数量达到百万级,几乎不太可能跟所有的应用软件所有者要求在RISC-V芯片上做移植。但像一些高性能计算的方向,尤其是数据中心领域,这种可能性是存在的。因为面向某一个行业的应用,尤其是私有云在中国越来越普遍的情况下,对软件的所有权、数量等各个方面,可控度要比开放的软件强很多。所以这种情况下做软件的移植和适配,再加上有开源社区的贡献,反而更容易比PC、平板这些更快落地。”
正如投资机构ARK Invest的预测,到2030年,ARM和RISC-V可能成为新的处理器标准,在云业务领域取代英特尔×86架构,ARM+RISC-V的组合所占据的市场份额,将从2020年的零,增加至2030年的71%。
在数据中心、服务器等高性能应用领域将会产生新的RISC-V需求爆发点。
但说到底,RISC-V落地的最大障碍还是生态。生态细分下来又有很多种不同的行业、不同方向、不同场景,也有很多种不同的情况。中国的优势在于大家遍地开花,整个RISC-V在未来的发展中,在各个不同场景里面都有可能最终突破这些生态的限制发展起来。当然强生态的那些场景确实速度会慢一些,但对它最终落地的信心还是非常高的。
值得关注的是,汽车市场正在成为RISC-V落地的关键。
当下火热的车用电子,汽车的“新四化”正在颠覆汽车行业,智能汽车从硬件到软件都在改变,这也意味着会有一个新的生态系统,而这个全新的市场非常适合RISC-V。
芯来科技CEO彭剑英在接受采访时表示,RISC-V架构是智能汽车“大脑”的最优解之一。当前,国内外企业在推动RISC-V上车方面基本上处在同一起跑线。基于RISC-V架构的开放性能够大大增强各汽车芯片厂商的专有特性实现,丰富各种产品形态。
前不久,行业几家汽车芯片供应商宣布联手成立一家专注于RISC-V指令集架构的合资公司,进一步表明汽车芯片市场的大部分关键玩家都在全力投入RISC-V。
该公司计划“提供参考架构并帮助建立行业标准”,车厂希望主要的芯片供应商拥有专门为他们的行业定制的RISC-V指令集架构,而不是遵循Arm为汽车行业提供的“高效、可扩展的处理器技术”的路线图。
在去年底的全球RISC-V峰会上,高通公司产品管理总监Manju Varma就曾称,Arm是“遗留架构”,并表示在遗留架构中,引入的功能并没有真正为最终消费者增加价值。而通过RISC-V,则有机会定义具有“同类最佳性能,最佳功率效率和增值功能”的芯片设计。
赛昉科技董事长兼CEO徐滔表示,这五家公司成立一个RISC-V合资企业做汽车芯片,是一个里程碑式的事件。因为一个生态要形成,一定要有大公司来推动,RISC-V自2015年推出以来,比较积极的基本都是创业公司,真正由大企业推动的情况并不多。此次五家大公司联合做RISC-V汽车芯片应该算是业内比较高调的一次,对整个RISC-V生态系统有一个推动作用,能够带动RISC-V在其他领域快速往前发展。
尽管RISC-V在汽车市场已经有了不小的声浪,但无论是哪种ISA要想打入需要深厚技术积累的汽车市场,都需要建立完整的生态链。RISC-V目前在自动驾驶芯片、车机系统上的生态依然较为薄弱,拉拢更多的RTOS厂商,进一步提高RISC-V车规芯片算力将成为下一个趋势。
另外,RISC-V绝对不能满足于现有的车规认证速度,加强在开发工具链上的合作,快速完成设计与验证,这样才能加快产品上市的进程。
目前各家RISC-V CPU IP厂商以及软生态厂商都在积极投入车规级产品的软硬一体化布局。尽管RISC-V架构上车的周期可能会比较长,也面临着一些不容忽视的挑战,但RISC-V上车仍然拥有光明的市场前景。
据德勤预测,预计到2025年,基于RISC-V技术的芯片销量在汽车领域的可服务市场有望达到29亿个,市场潜力巨大。
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