專家：RISC-V沒有性能天花板，2025年前后將超過x86和ARM

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）近日，國內(nèi)RISC-V行業(yè)迎來行業(yè)嘉年華，SiFive聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席架構(gòu)師Krste Asanovic來到中國，其是RISC-V架構(gòu)主要發(fā)明人之一。Krste Asanovic在自己的演講中提到了一個聽起來頗為大膽的言論，他指出：“RISC-V沒有性能天花板和應(yīng)用限制，將擁有更好的處理器和生態(tài)系統(tǒng)，未來兩到三年有望超越傳統(tǒng)架構(gòu)?！?/p>

站在今天的視角來看，要實現(xiàn)對x86和ARM兩大主流架構(gòu)的超越，RISC-V需要實現(xiàn)巨大的跨越。不過，這也并非完全只是思想上的“大躍進”，RISC-V在前沿創(chuàng)新方面也確實取得了一些驚人的成績。我們在過往的報道中曾多次提到算能的RISC-V CPU算豐SG2042，這款芯片將RISC-V架構(gòu)帶入了高性能計算（HPC)領(lǐng)域。

RISC-V架構(gòu)對ARM架構(gòu)的沖擊

Krste Asanovic的言論看起來雖然很大膽、很冒進，但要實現(xiàn)也不是毫無可能。那么，接下來我們用RISC-V過往的發(fā)展速度結(jié)合現(xiàn)狀來推論，Krste Asanovic的言論要實現(xiàn)的可能性有多大。

在RISC-V完成100億內(nèi)核出貨量時曾有數(shù)據(jù)指出，ARM架構(gòu)用了17年完成了這一里程碑，RISC-V只用了12年。從這個角度來看，RISC-V的發(fā)展速度大概是ARM架構(gòu)的1.5倍左右。不過，我們也不能小瞧了ARM架構(gòu)，這一架構(gòu)內(nèi)核在Arm公司2021財年里完成了年出貨292億顆。RISC-V內(nèi)核出貨量要從2021年底的100億顆到2025年的800億顆。分析機構(gòu)Semico Research預(yù)測認為，這期間RISC-V內(nèi)核出貨量的年復(fù)合增長率可能將達到114.9%。在2025年，RISC-V一年的內(nèi)核出貨量可能高達400億顆。

屆時，RISC-V在各個主要市場的市占率將會有一個顯著的提升。比如在物聯(lián)網(wǎng)市場，市占率將達到28%，在工業(yè)市場的市占率將達12%，在汽車市場的市占率將達10%。而在Arm公司2022財年第三財季的報告中，單季度出貨80億顆已經(jīng)是歷史新高，以此推算這一財年ARM內(nèi)核的出貨量最多在320億顆，同比增長不足10%。

當然，RISC-V要想實現(xiàn)這樣大跨度的增長，完全可以說是爆發(fā)，那么性能和生態(tài)確實都不能耽擱。從當前的行業(yè)現(xiàn)狀來看，主流的商業(yè)RISC-V內(nèi)核公司推出的內(nèi)核性能基本都是對標ARM Cortex-A76，其中包括商用RISC-V內(nèi)核昉·驚鴻8100芯片等，以及開源RISC-V內(nèi)核第二代“香山”（南湖架構(gòu)）開源高性能 RISC-V 核心。

從這個維度來看，RISC-V和ARM架構(gòu)之間的差距至少還有3-4年，因為ARM Cortex-A76發(fā)布于2018年5月，而很多對標的RISC-V內(nèi)核都是發(fā)布于2021-2022年。不過，SiFive的Performance P600系列內(nèi)核已經(jīng)對標ARM Cortex-A78，時間差距已經(jīng)被縮小到了1-2年。同時，顯然RISC-V性能提速很快，預(yù)計今年底或者明年就會有對標ARM Cortex-X1或者ARM Cortex-X2的內(nèi)核出現(xiàn)，而在這個領(lǐng)域，Arm公司最新發(fā)布的產(chǎn)品是ARM Cortex-X4。

因此，以現(xiàn)在RISC-V內(nèi)核性能提升的速度，2025年前后很可能在移動智能和嵌入式智能市場給高端ARM架構(gòu)內(nèi)核造成一定的沖擊。

可能你會說光有芯片還不夠，還需要配套。這個問題筆者在上一篇文章已經(jīng)提到，目前幾乎所有的主流操作系統(tǒng)都已經(jīng)支持RISC-V，并且?guī)缀醵际侵骶€支持。就以Linux來說，基本上發(fā)行版的Linux操作系統(tǒng)都是支持RISC-V的。就連更適配的開源操作系統(tǒng)方面，也有谷歌這樣的科技巨頭參與其中，國內(nèi)則是中科院計算所在主攻。

確實，在幾年前當RISC-V還在起步的時候，生態(tài)是最讓人詬病的地方，并且當時看來這個問題很難去解決。不過，現(xiàn)在隨著主流操作系統(tǒng)全部倒向RISC-V，再加上開源操作系統(tǒng)在研，生態(tài)的問題一下子便迎刃而解了。實際上，這個問題的核心所在還是內(nèi)核性能，只要硬件夠強，軟件生態(tài)向RISC-V靠攏實際上只是時間的問題。

RISC-V架構(gòu)對x86架構(gòu)的沖擊

當然，主流架構(gòu)還有x86架構(gòu)，這一架構(gòu)主要面向的是嵌入式、電腦和服務(wù)器等。我們回過頭去看一下算能基于RISC-V 的64核服務(wù)器級CPU算豐SG2042。該芯片基于高性能RISC-V內(nèi)核，9-12流水線設(shè)計，支持亂序執(zhí)行，主頻高達2GHz，每個Cluster最多4個內(nèi)核，單SoC芯片擁有64核，64MB共享三級緩存，多達32條PCIe Gen 4.0通道的CPU連接。在高性能計算這個市場，除了算能的SG2042，基于RISC-V核心的AI芯片Celerity，嘉楠科技全球首款支持RISC-V Vector1.0標準的商用量產(chǎn)芯片K230等。

并且，我們有注意到，賽昉科技曾在2020年12月就推出過一款頻率可達3.5GHz@TSMC 7nm的內(nèi)核，也是面向數(shù)據(jù)中心、PC、移動終端、高性能網(wǎng)絡(luò)通信、機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域，相信基于這款內(nèi)核也會有更多RISC-V高性能計算芯片產(chǎn)品。

對于高性能計算的RISC-V芯片，生態(tài)也已經(jīng)逐步完善。比如，在PLCT的支持下，算能SG2042芯片目前已經(jīng)適配了Ubuntu、Arch Linux、openEuler、Deepin等多款操作系統(tǒng)，F(xiàn)irefox和 LibreOffice等常用辦公軟件也能成功運行。

其實RISC-V對x86架構(gòu)的沖擊強不強，從英特爾的反應(yīng)就可以看出來，該公司已經(jīng)大力投資開發(fā)各種基于RISC-V架構(gòu)的芯片。

結(jié)語

中國工程院院士倪光南曾表示，“今天，RISC-V是中國CPU領(lǐng)域最受歡迎的架構(gòu)。中國芯片產(chǎn)業(yè)和整個芯片生態(tài)將會越來越多地聚焦于RISC-V架構(gòu)，中國的巨大市場將成為支撐RISC-V的重要基地?！?br />
在RISC-V出貨100億顆內(nèi)核的成績里，有50%由中國市場貢獻。在當前的國際形勢下，再結(jié)合中國芯片成長的歷史，確實中國對于RISC-V架構(gòu)的需求最為迫切，也更希望RISC-V架構(gòu)能夠覆蓋從傳統(tǒng)嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)到通用計算、高性能計算市場。

RISC-V國際基金會肯定也看到了中國市場的潛能和創(chuàng)新力量，因此在2020年3月將總部位于美國的芯片技術(shù)非營利組織RISC-V基金會正式遷移至瑞士。RISC-V基金會首席執(zhí)行官Calista Redmond稱：“基于持續(xù)保證對開源技術(shù)和軟件的支持以及規(guī)避可能帶來的政治風(fēng)險等諸多因素的綜合考量，決定選擇將基金會總部搬遷到瑞士?！?br />
反過來，如果RISC-V在2025年前后成為全球主流架構(gòu)的排頭兵，那么中國市場無疑是受益最大的。