半導體行業觀察 - RISC-V在中國：除了研發更多的核，還要過這關－鑽石舞台

作為全新一代精簡指令集，RISC-V在AIoT時代被寄予厚望，國內外新興RISC-V企業和原有科技巨頭紛紛布局卡位，RISC-V似乎爆發在即，生態建設成為勝負手關鍵。

近日，全球權威AI基準測試MLPerf發布最新榜單，在聚焦低功耗、高能效的IoT領域Tiny v0.7榜單中，基於阿里平頭哥玄鐵RISC-V C906處理器的軟硬件聯合優化方案，取得了全部4個指標的第一，創下了MLPerf Tiny有史以來RISC-V架構提交的最好成績。

這讓RISC-V重回國人視線。的確，從CPU核、芯片、軟硬件協同、開發板到應用，中國RISC-V的發展最為興盛。這次的突破，更是印證了RISC-V的AI高能效。

離成功越近，往往挑戰越大。RISC-V在中國，正處於關鍵的繁榮前夜。

RISC-V有望「三分天下有其一」

眾所周知，CPU架構是芯片產業鏈的核心，其不僅決定了CPU的性能，而且在很大程度上引領着整個芯片產業的發展脈絡。

從市場現狀來看，全球指令集呈現雙寡頭格局，基於X86和ARM架構的處理器長期占據絕大多數市場份額，X86架構在PC及服務器市場一家獨大，移動市場則由ARM架構一統江湖。

在這樣一個格局中，中下游廠商大多只能在這二者之間選擇，但是ARM的授權費用昂貴，傳統X86的授權又過於複雜，業界一直期待在CPU架構領域能有更多選擇——他們開始將目光投向RISC-V。

RISC-V架構開放、靈活、模塊化，特別適合滿足AIoT時代場景碎片化、差異化的市場需求，產業界普遍認為它有望成為下一代廣泛應用的處理器架構。Semico Research甚至預測，到2025年，RISC-V市場規模將超10億美元。

經過短短几年發展，RISC-V國際基金會會員單位已遍及諸多知名公司、院校和研究機構，甚至連X86的主導者英特爾也宣布加入。截至目前，已經有超過70個國家的2000多家企業和機構加入。

平頭哥生態負責人楊靜觀察到，從地域來看，美國、歐洲和中國是RISC-V主要的貢獻地。

「美國是RISC-V架構發源地，基礎實力很強，熱衷於高性能、數據中心方向的嘗試；歐洲結合超算，在工業方面有較強的訴求；而中國，主要由來自市場需求的驅動，注重IoT、邊緣計算的高能效、低功耗，並逐漸向高性能進發。「楊靜說。

在全球RISC-V生態中，中國地位凸顯，一方面，中國企業對技術自研極其重視，RISC-V成為擺脫「卡脖子」的一個最佳選擇；另一方面，中國有着繁盛的IoT行業以及豐富的應用場景，驅動RISC-V技術和生態進化。

目前，RISC-V國際基金會共有19個高級會員，來自中國的會員近三分之二，既包括阿里、華為、中興、紫光展銳等企業，也包括中科院計算所和軟件所等科研機構。

RISC-V基金會高級會員單位

難怪中國工程院院士倪光南會表示：「幾年來，我國產學研用各界通過評估和試用，普遍認為RISC-V架構先進，功能完善，有可能在AI、IoT、大數據、雲計算等新一代信息技術領域獲得市場優勢，從而在未來世界主流CPU架構格局中，達到三分天下有其一。」

本土廠商不斷拓寬RISC-V邊界

中國公司也的確是最早試水RISC-V的那撥人，在技術轉換間就完成了更新。

2018 年，阿里平頭哥開始從多年的自研架構C-SKY逐漸切換至RISC-V，成為國內最早涉足RISC-V的技術團隊之一。2019年，平頭哥發布當時業界最高性能RISC-V處理器玄鐵C910，此後又陸續推出了玄鐵E902、C906、E907等多款RISC-V CPU IP，覆蓋了從低功耗到高性能的各類場景，成功應用於微控制器、工業控制、智能家電、圖像處理、人工智能和汽車電子等諸多領域。

「我們是把很多自研架構中的經驗融入到RISC-V裡面去，因此加速了RISC-V技術的發展。從8系列到9系列，我們開發了多款處理器，滿足不同IoT場景對高能效、低功耗乃至高性能的需求。」平頭哥副總裁孟建熠表示。

2021年10月，平頭哥玄鐵C910成功兼容安卓系統，可運行Chrome瀏覽器等應用。這也是芯片行業首次實現RISC-V架構對安卓的支持，意味着RISC-V架構有望打破場景壁壘，成為高性能芯片設計的新選擇。

這是國內最早探索RISC-V高性能的嘗試，此後有更多機構入局。中科院研發的高性能 RISC-V 處理器核——「香山」，在28 nm製程上實現了「雁棲湖」的首代核心。到第二代核心「南湖」上，製程進化到14 nm。

在這群中國技術人的努力下，RISC-V處理器的可用性及覆蓋面大大提升，讓它真正從一個象牙塔的基礎架構，走向市場化發展。

全志科技、兆易創新、華米科技在內的芯片廠商都相繼推出了基於RISC-V的SoC、MCU、DSP芯片等產品。

兆易創新和芯來科技開創了IP核供應商與設計企業聯手先例；以全志D1為代表的通用RISC-V Linux 芯片量產，意味着低成本RISC-V高性能處理器開發板已來，而它採用的，就是平頭哥玄鐵RISC-V C906處理器。

就在4月7日，基於阿里平頭哥玄鐵RISC-V C906處理器的軟硬件聯合優化方案，在聚焦低功耗、高能效的IoT領域Tiny v0.7榜單中取得了全部4個指標的第一，創下了MLPerf Tiny有史以來RISC-V架構提交的最好成績。

RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond對這一成果讚揚有加: 「物聯網領域的AI技術競爭激烈，不同層面的定向優化對於以極低功耗取得新突破至關重要。阿里此次的工作證明了其在RISC-V產業的領導者地位，也給全球RISC-V社區和生態的發展提供了信心。」

權威AI榜單MLPerf Tiny V0.7性能數據對比

孟建熠表示，這一成績的取得，依靠阿里在算法、編譯、硬件的軟硬一體創新。這也意味着在AIoT領域，RISC-V架構能以極低的計算代價實現定製化AI功能。

「我們提供了一個通用的軟硬一體優化的優秀基礎，下游廠商完全可以基於此做更深度的AI優化，以更好滿足不同場景和領域的定製化需求。」孟建熠說。

一件更緊要的事

作為一種新架構，RISC-V發展的基礎就是要研發出可用的CPU核。但核並非越多越好。如今，市場上RISC-V核並不少，但真正實現大規模量產的核，卻也不多。

國際RISC-V基金會的資料顯示，全球已有111個開放或商用的RISC-V處理器核，其中就有包括了去年開源的平頭哥玄鐵E902、E906、C906、C910等4款量產處理器IP。當時，平頭哥還一併開源了基於玄鐵的多操作系統的全棧軟件及工具，蔚為壯觀。

平頭哥的這一舉動，讓不少人看不懂，但對於產業而言，這太重要：處理器IP是多，可是經過市場化驗證的處理器太少！沒人用，意味着漏洞風險更大，後續優化可能性更低，也更不可能被人用。

這個邏輯指向的，是架構發展的根本問題——生態。平頭哥開源4款成熟的RISC-V核，向大家分享自己成功趟出的一條路，就是希望破解RISC-V生態難題。

「從生態來講，任何一家企業的商業邏輯不應只是去看IP或某一環節，而是要盡力參與到更大的生態系統裡面去，更多思考可以商業化的可能性。這樣在幫助RISC-V更快成熟起來的同時，每個參與者才會受益其中。」楊靜解釋說。

她舉例稱，以IP核為中心投入1元，生態價值就增加20元。在重視核的的研發的同時，更要重視生態的培育。生態是一個價值放大器，也是RISC-V真正發展起來必須要過的一關。

據介紹，玄鐵系列開源至今，很多高校、科研院所都在基於玄鐵做研究，已經出了關於玄鐵架構的分析論文，同時高校的計算機體系結構課程裡面也已經在使用玄鐵的處理器；另一方面，有很多初創企業已經開始在早期項目里使用了玄鐵的IP核，特別是新興的FPGA廠商。

孟建熠也觀察到，RISC-V在IoT領域較為成熟，一些合作夥伴已經從產品研發走向了產品量產，開發者也隨之越來越多：「RISC-V是一個面向未來的架構，正在經歷一個從小孩子長大成人的過程，已經走在了生態繁榮的前夜。未來，RISC-V還要走向數據中心等高性能應用場景，平頭哥將繼續加大投入，加快生態建設。」

回過頭看，無論是Wintel（Windows+Intel），還是AA聯盟（Android +Arm），以及那些早已凋零的MIPS、PowerPC等架構，決定競爭終局的從來不是技術本身，而是豐富的上層應用、高效的軟硬協同以及爆發的市場需求。

總結起來就是兩個字：生態。而且生態的培育，是一個漫長的過程，需要各界攜手同行。

繁榮前夜，中國RISC-V技術人的長征，才剛剛開始。

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點讚同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。

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