數(shù)據(jù)中心里的通用處理器能有RISC-V的一席之地嗎？

不久前，《麻省理工科技評(píng)論》發(fā)布了“2023年十大突破性技術(shù)”，與AI作畫、CRISPR基因編輯技術(shù)一起并列其中的，正是RISC-V，并稱其為改變格局的一種芯片設(shè)計(jì)。隨著RISC-V核心數(shù)突破百億大關(guān)，無論是TWS耳機(jī)、硬盤、AI處理器上都開始用到RISC-V設(shè)計(jì)，不少公司也在努力將其帶到數(shù)據(jù)中心和太空應(yīng)用中去，在年初之際，我們就來對(duì)今年RISC-V的技術(shù)趨勢(shì)做一個(gè)展望。

追求更高的AI性能

為了盡快打入服務(wù)器市場(chǎng)，與GPU、FPGA和各種ASIC加速器搶占份額，高性能AI芯片也是RISC-V的一個(gè)發(fā)力方向，尤其是在RISC-V Vector擴(kuò)展 1.0版本正式落地的情況下。雖然RISC-V核心的單核性能目前相較x86和Arm還有一定差距，但RISC-V在先進(jìn)工藝和更小的核心占用面積下，開始動(dòng)用“核?！睉?zhàn)術(shù)。

就拿Esperanto的千核RISC-V AI芯片ET-SoC-1為例，該處理器借助臺(tái)積電的7nm工藝，在單個(gè)芯片上集成了1088個(gè)高能效的64位RISC-V核心和4個(gè)高性能RISC-V核心，片上的DRAM內(nèi)存控制器最多支持到32GB的LPDDR4x。在集成了這么多RISC-V核心的同時(shí)，ET-SoC-1的Die Size卻只有570mm2，相較之下，同樣使用7nm工藝的英偉達(dá)的A100 die size高達(dá)826mm2。

當(dāng)然，客戶在選擇芯片時(shí)自然不會(huì)只看核心數(shù)，最關(guān)鍵的還是能效指標(biāo)。在進(jìn)行推理運(yùn)算時(shí)，ET-SoC-1的性能確實(shí)是不如A100的，前者的PCIe評(píng)估卡只能做到5059 inf/s的速度，而后者卻可以做到39672 inf/s。但我們也不可忽略的功耗帶來的影響，ET-SoC-1在實(shí)現(xiàn)這樣性能的同時(shí)，工作功耗只有32W，而A100的功耗已經(jīng)飆升至300W。所以，如果單論能耗比的話，ET-SoC-1在ResNet50下的推理表現(xiàn)還要高出A100 20%。

安卓支持正式提上日程

從平頭哥在自研RISC-V芯片玄鐵910上鼓搗了安卓移植以來，不少人都期待著有朝一日能夠在RISC-V處理器上使用安卓，而且這樣一來，無論是IoT、可穿戴還是車機(jī)等應(yīng)用，RISC-V都能收獲一大助力。

可除了平頭哥，和RISC-V國際基金會(huì)Android SIG中少數(shù)企業(yè)與組織的不懈努力外，谷歌卻遲遲沒有正式宣布對(duì)RISC-V的支持，在外人看來，給RISC-V做安卓軟件移植也許是件吃力不討好的事。畢竟不少Linux發(fā)行版本都已經(jīng)開始了對(duì)RISC-V的支持，反倒是以開放著稱的安卓沒有接受RISC-V，那么RISC-V一人唱獨(dú)角戲?qū)崒僮杂憻o趣。

可就在去年10月，安卓AOSP項(xiàng)目正式開始收錄由平頭哥提交的RISC-V安卓移植代碼補(bǔ)丁，可以看出，目前的移植進(jìn)度已經(jīng)讓谷歌和AOSP開發(fā)者社區(qū)看到了RISC-V的潛力，除了基礎(chǔ)的音視頻播放和藍(lán)牙/Wi-Fi支持等功能外，平頭哥還展示了在基于RISC-V的安卓系統(tǒng)上運(yùn)行TensorFlow Lite模型。

值得一提的是，雖然AOSP已經(jīng)開始接受補(bǔ)丁，但需要注意該項(xiàng)目目前僅接受64位的補(bǔ)丁，且并沒有任何計(jì)劃去支持32位，所以對(duì)于一些低功耗的32位RISC-V處理器來說，就不用考慮安卓的支持了。這一做法也可以理解，畢竟谷歌和各種生態(tài)聯(lián)盟，已經(jīng)紛紛開始了“去32位”的工作，如果RISC-V芯片廠商想要面向安卓生態(tài)推出產(chǎn)品的話，就必須選擇64位設(shè)計(jì)，而不像大部分Arm芯片一樣，還留有32位安卓這一可選的余地。

何況目前RISC-V在AOSP上的支持還不完善，缺少ART、模擬器、優(yōu)化等。更不用說哪怕AOSP對(duì)RISC-V實(shí)現(xiàn)了完全支持，也并不意味著我們能馬上用到運(yùn)行安卓的RISC-V智能設(shè)備，要知道設(shè)備驅(qū)動(dòng)、固件等等都是不存在AOSP的代碼中的，而且軟件本身也需要適配才能在新的架構(gòu)上完美運(yùn)行。可以說，運(yùn)行安卓還只是第一步，適配的問題會(huì)花RISC-V開發(fā)社區(qū)更多的精力去解決。

不過好在有了谷歌牽頭，以及他們將RISC-V列為安卓Tier-1平臺(tái)的聲明，相信2023年我們能在RISC-V移植安卓的進(jìn)度上看到更喜人的進(jìn)步，無論是應(yīng)用移植，還是新評(píng)估開發(fā)板的推出。而隨著RISC-V筆記本的面世，如果今年能有RISC-V智能手機(jī)產(chǎn)品的面世，哪怕只是開發(fā)機(jī)，也能作為RISC-V安卓生態(tài)的強(qiáng)心劑。

數(shù)據(jù)中心里的通用處理器能有RISC-V的一席之地嗎？

在消費(fèi)電子市場(chǎng)呈現(xiàn)萎縮趨勢(shì)的當(dāng)下，服務(wù)器市場(chǎng)雖然也受到波及，但總歸是不少廠商的營(yíng)收大頭。我們可以看到，Arm經(jīng)過多年的布局，如今終于在數(shù)據(jù)中心開始快速崛起，Arm架構(gòu)的服務(wù)器也成了云服務(wù)廠商提供的諸多選擇里性價(jià)比最高的產(chǎn)品。

RISC-V本身起步較Arm和x86就晚上一大截，更不用說是服務(wù)器市場(chǎng)了，為此哪怕是RISC-V熱剛掀起的前兩年，不少人都預(yù)計(jì)2030年才能看到RISC-V在服務(wù)器市場(chǎng)的身影。在上文中提到的不少高性能RISC-V AI芯片，其實(shí)也是針對(duì)服務(wù)器市場(chǎng)的，但從其體量來說，沒法像通用CPU、GPU一樣在這個(gè)市場(chǎng)做到暢通無阻。

然而從去年開始，我們已經(jīng)看到一些RISC-V在服務(wù)器市場(chǎng)發(fā)力的跡象了，比如Ventana發(fā)布的數(shù)據(jù)中心級(jí)RISC-V CPU，Veyron V1。這一5nm CPU的出現(xiàn)無疑是沖著第一的位置去的，3.6GHz的超高主頻可謂當(dāng)今RISC-V處理器之最了，192的最高核心數(shù)量也是朝Arm的Neoverse這樣的架構(gòu)看齊的，官方給出的SPEC2017性能更是超過了AMD的Epyc Milan 7763和亞馬遜的Graviton3，至少在跑分上來說，有那么一點(diǎn)拳打x86腳踢Arm的意味了。不過Veyron V1也是處于剛流片沒多久的狀態(tài)，等到客戶評(píng)估和投入使用，最早也只能在年底實(shí)現(xiàn)了。

但在服務(wù)器通用處理器市場(chǎng)殺出一條血路本就是一件難事，從國內(nèi)不少處理器廠商這些年的掙扎就能看出。今年我們應(yīng)該會(huì)看到更多RISC-V在高性能通用處理器上的情報(bào)，但要想真正投入使用，進(jìn)展速度或許會(huì)快過以前的Arm，但應(yīng)該也要等到2025年才能有投入機(jī)房和上云的機(jī)會(huì)。

RISC-V大規(guī)模上車指日可待

如同數(shù)據(jù)中心一樣，上車是每一個(gè)處理器架構(gòu)的長(zhǎng)期目標(biāo)之一，但由于車規(guī)設(shè)計(jì)的特殊性，從布局到量產(chǎn)到上車，往往需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。難點(diǎn)之一就體現(xiàn)在了車規(guī)芯片的設(shè)計(jì)上，由于穩(wěn)定性、功能安全性的考量，車規(guī)芯片的一些常用設(shè)計(jì)思路已經(jīng)家喻戶曉了，比如雙核鎖步等冗余技術(shù)。

可對(duì)于車規(guī)芯片設(shè)計(jì)來說，并非設(shè)計(jì)思路面向車規(guī)認(rèn)證即可，就連所用到的開發(fā)工具也都需要經(jīng)過一系列的車規(guī)認(rèn)證。好在如今ImperasDV、IAR Embedded Workbench等都已經(jīng)推出了針對(duì)RISC-V功能安全認(rèn)證版本。晶心科技、芯來科技、NSITEXT等IP廠商也紛紛為其RISC-V核心開展了ISO 26262的功能安全認(rèn)證。

正因如此，如今車規(guī)級(jí)RISC-V芯片已經(jīng)在逐漸冒頭，比如二進(jìn)制半導(dǎo)體的伏羲2360，中科海芯的IM200等等，有望覆蓋汽車的網(wǎng)關(guān)域、控制域、車機(jī)系統(tǒng)和照明等場(chǎng)景。在IP與開發(fā)驗(yàn)證工具逐漸補(bǔ)全的背景下，今年應(yīng)該會(huì)有更多公司推出RISC-V車規(guī)芯片，尤其是已經(jīng)開始布局RISC-V，并明確表示發(fā)力汽車電子的MCU廠商。

不過，RISC-V車規(guī)芯片在高性能自動(dòng)駕駛芯片上仍存在空缺，耐能的車規(guī)級(jí)芯片KL530雖然可以用于ADAS，但主要面向的是早就被其他車規(guī)AI芯片公司攻占的L1和L2自動(dòng)駕駛。真正面向L4這樣等級(jí)的RISC-V自動(dòng)駕駛芯片只有Mobileye的EyeQ Ultra，而這款芯片今年才會(huì)正式面世，上車更是要等到2025年了，今年是否廠商從該方向發(fā)力，仍是一個(gè)未知數(shù)。

審核編輯 ：李倩