RISCV2023难点也是突破点

　　全球首款集成3DGPU的量产RISCV单板计算机昉星光2
　　近期，开源RISCV再次走到聚光灯下。不久前，腾讯公司加入开源指令集标准RISCV国际协会（RISCVInternational）。继阿里巴巴、华为、紫光展锐、中兴通讯、赛昉科技、中科院等企业和机构之后，RISCV阵营中迎来了新的中国成员。
　　RISCV是基于精简指令集计算原理建立的开放指令集，最核心的优势在于完全免费开放，不会有版权纠纷问题。全球越来越多的公司对这一新兴架构充满期待，但是，RISCV想在未来产品和应用中担任更重要的角色，尤其是中国企业想要借此发挥更大的作用，还有很多拦路虎要扫除。
　　需跨越从原型到产品的死亡之谷
　　从加利福尼亚大学伯克利分校的一个实验室中翩然起步，如今距离RISCV的诞生已经过了十年有余。这个每每被谈及，必与X86、Arm相提并论的新兴指令集架构，正在物联网、云端等更多应用场景中发挥潜能，吸引了众多企业纷纷布局。IP厂商Imagination在2022年夏季推出了首款商用RISCV内核，用于片上系统（SoC）设计；英特尔2022年2月宣布正式加入RISCV国际协会，并且投资4亿欧元与西班牙超算中心合作，计划在10年内开发出基于RISCV的超算CPU；谷歌将为RISCV芯片推出新的开源操作系统。
　　在与Arm的专利战爆发后，高通对RISCV的布局更加积极。高通产品管理总监ManjuVarma表示，高通已经基于RISCV打造了许多产品，截至2022年底，采用RISCV架构的高通芯片出货量已经超过6。5亿颗。目前，高通的PC、移动设备、可穿戴设备、联网汽车以及ARVR头显的SoC中都使用了RISCV微控制器。据市场调研公司SemicoResearch预测，到2027年，市场上将有250亿个基于RISCV的AISoC，预计同年收入达到2910亿美元。
　　RISCV于2017年进入中国产业界，赛昉科技是第一批投身RISCV发展的国内企业，对RISCV理解颇深。
　　截至2022年末，我国大约有50款不同型号的国产RISCV芯片量产，应用场景集中在MCU、电源管理、无线连接、存储控制、物联网等中低端场景。赛昉科技资深销售总监周杰对《中国电子报》记者表示，我国的RISCV技术落地已度过了初级阶段。但需要看到的是，RISCV在国内产业化和商业化之路上，仍面临两大拦路虎。
　　周杰认为，RISCV将走向开放应用场景，建立成熟的软件生态将是RISCV在开放应用场景落地的最大挑战。目前量产的芯片，大多是用在相对封闭的应用场景，软件需求相对简单和固定，芯片原厂就能实现70的软件。到了开放应用场景，软件需求会呈指数级增长，例如各种操作系统的移植，中间件和库函数的优化，以及各种开发框架的适配等，每一个技术点都是巨大的工程，必须联合芯片原厂、第三方软件公司、开源社区一起合作全力投入。
　　第二大挑战与RISCV将向高性能应用场景渗透有关。周杰表示，中高端RISCV芯片从设计方案，到流片成功，到定制开发，再到大规模量产，最终完成销售，需要极其强大的人力和财力的支持。对芯片公司来说，组建一个具备高端芯片设计、研发、销售能力的端到端的完整团队十分重要，而国内高端芯片人才紧缺，芯片公司抢人之风盛行，十分不利于团队的组建。另外，初创的RISCV芯片公司需要大量的资金维持研发需求，在半导体投资遇冷的背景下，他们的发展也并不容易。
　　事实上，所有指令集都需要经历从原型到产品的死亡之谷。在北京开源芯片研究院助理院长唐丹看来，这个阶段有时候并不完全是技术上的问题，其实重点还是在于市场牵引。如果没有市场牵引，仅靠单方面的技术迭代，无论是技术上还是时间周期上都有很高的难度。
　　RISCV的产业化目前的难度还是在于没有找到明确的市场切入点，也就是‘杀手级’应用场景。唐丹以Arm为例对《中国电子报》记者表示，在移动端生态出现的前几十年，Arm的发展也较为缓慢。目前，RISCV在软件生态链较短的IoT应用场景，特别是需要根据应用场景定制的市场，已经有广泛的应用。但一个生态真正成熟还是要靠高端生态牵引。RISCV要实现可靠和高质量的商业化解决方案，一方面需要不断完善RISCV指令集的标准规范，另一方面还需要找到明确应用场景，产生可以进行技术迭代的机会。
　　全球首款量产的高性能多媒体RISCVSoC芯片平台昉惊鸿7110
　　高性能RISCV处理器需与基础软件同步研发
　　当前，RISCV指令集的软件适配工作的进展速度已经非常快，这与RISCV指令集开放免费的优势被全球软件开发者看好有直接关联。唐丹对记者表示，目前，绝大部分核心基础软件已经完成与RISCV指令集的适配。例如2019年以来，16268个Debian操作系统软件包中已有15148个完成与RISCV指令集的适配，适配率已超过95。RISCV已经成为Debian支持的Tier1架构，仅次于X86和Arm。
　　有观点认为，向高性能发展RISCV，会面临来自处理器性能和软件适配方面的技术挑战。对此，唐丹向记者指出，处理器的性能和稳定性并不矛盾。一方面，要在处理器的设计中加强验证工作可以提升稳定性。另一方面，处理器的稳定性还要经过市场检验，在使用中发现潜在问题。
　　高性能RISCV处理器需要与基础软件同步研发，才能更好与基础软件进行适配。在处理器不同研发阶段就引入基础软件的测试和验证，一方面能发现处理器设计中的功能问题，另外还能在处理器设计中对性能进行评估，进行针对性改进。唐丹说。
　　软件生态是RISCV在高性能应用领域落地的关键。周杰认为，高性能的芯片若要实现落地，一定要与RISCV底层框架、操作系统、中间件、关键库、应用软件全方位适配。目前，赛昉科技与OpenHarmony、Fedora、OpenEuler、OpenSUSE、Ubuntu、麒麟、统信等开源社区和第三方伙伴合作，积极推动RISCV与基础软件适配。
　　资料来源：Omdia，RISCV处理器报告
　　RISCV如今已跃入高性能计算元年。在RISCV高性能计算领域，已有多家创新企业计划在2023年发布类似64核高性能的服务器级处理器，这将成为RISCV下一个令人激动的里程碑。
　　不过，RISCV在高性能计算的应用还面临一些亟待解决的问题。在澎峰科技联合创始人兼首席运营官王军辉看来，RISCV体系需要构建一套数学计算库，以支持RISCV在高性能计算的应用，保证计算精度、计算效率与源代码级安全可控。
　　在算力驱动的数字经济时代，计算硬件呈现出多样性的特点。RISCV因其开放性，比X86和Arm的生态更加丰富多样，会导致严重的碎片化问题。基于此，王军辉认为，RISCV应回归到垂直整合的思路上来，要去思考如何前瞻性地理解应用。
　　从计算语言到编译器，到底层数学计算库，再到计算机体系结构，RISCV要在多个方面实现垂直整合。存量市场只有赤裸裸的性价比竞争，瞄准增量市场才有跨越式发展的可能。王军辉对记者说。
　　全球异构计算领域，英特尔、英伟达和AMD形成了互相制衡的三国杀格局。王军辉说，当前，国际三大领先企业凭借雄厚的资本与实力各自为战，都在整合CPU、GPU和FPGA等异构计算硬件平台，布局CUDA、OneAPI和ROCm异构计算软件栈，试图形成自己的软硬融合生态体系，展开封闭和开放生态之争。在此情况下，RISCV要解决异构生态问题，在构建高性能异构计算软件栈的同时，实现软硬融合。
　　构建可持续生态是核心考题
　　从使用开源到参与开源，再到走向贡献开源甚至部分主导开源，中国在RISCV开源领域有了更深、更广的尝试。中国工程院院士廖湘科指出，开放开源是软件根技术创新，特别是发展操作系统这类基础软件的重要途径，充分利用开源，联合开发者、社区、软硬件上下游产业链企业，共同发展壮大国产操作系统产业是当前最为行之有效的路径。
　　2025年RISCV占比最大的三个市场
　　数据来源：Counterpoint
　　我国企业积极自发参与RISCV国际协会，说明大家已经看到RISCV指令集生态的前景，对我国和全世界RISCV生态都有极大帮助。唐丹对记者表示，在RISCV指令集生态建设过程中，与我国参与3GPP组织和5G移动通信类似，我国一方面要积极参与RISCV国际协会，推动、参与甚至主导相应标准规范制定工作，另一方面要加强产品研发和推广工作，充分发挥我国人口多、市场大、工程师多和产业政策灵活的优势，在市场中积极应用和推广RISCV生态，加快RISCV产业生态的成熟进程。
　　放眼RISCV，由于诞生时间较短，RISCV在中国本土市场，相关编译器、开发工具和软件开发环境及其他生态要素还在积极建设当中。此外，RISCV早期的发展大多在国外，因此国际协作至为关键。要让RISCV持续良性向前发展，显然还需要更多生态伙伴的参与和配合，如何构建一个可持续的生态是摆在RISCV面前的一道核心考题。
　　唐丹认为，编译器、开发工具和集成开发环境（IDE）及其他生态要素，很大程度上属于基础共性技术。我国在完善RISCV生态的过程中，需要对这些基础共性技术进行梳理，组织企业间的合作共享要对这些基础共性技术进行联合攻关，避免每个企业单独进行重复性研发，造成研发资源浪费。
　　中国市场本土的RISCV编译器、开发工具、IDE与其他生态建设，离不开有投入意愿的企业和人才。但需要看到的是，目前相关企业和人才其实存在缺失。
　　针对缺少有投入意愿的企业，周杰进一步表示，编译器、开发工具、IDE等RISCV配套生态很难做出高营收、高估值公司，继而很难受到资本青睐，融资困难让很多有能力的人选择继续在国际大公司从业而放弃创业。此外，国内尊重软件版权的意识还需要提升，再加上RISCV有不少开源工具可以直接使用，因此部分企业选择直接使用开源工具，或者基于开源版本自己做优化。
　　对此，周杰建议，在政策层面，政府和相关国家机构尽快牵头推动RISCV开源指令集成为行业标准，并鼓励国内相关企业参与到标准规范的讨论与制定，同时，继续完善法律，为知识产权创造一片更为安全的土壤；在生态建设层面，国家应引导和鼓励产学研生态合作，出台具体的扶持政策、措施，鼓励、支持RISCV相关企业参与到完善开源软件生态中；在资本层面，国家可以多扶植相关的软件生态公司，从大局的角度进行投资。
　　谈及人才、编译器、仿真器等开发工具人才培养问题，周杰希望更多学校可以开设相关专业基础教学，引入海外优秀教育资源。
　　最后，周杰认为，国家应当鼓励信创或教育行业的试点项目采购含有RISCV芯片的产品或方案，以应用需求带动产品迭代和发展。
　　RISCV芯片加速上车
　　RISCV商用加速：今天的一小步可能是10年后的一大步
　　作者丨张依依
　　编辑丨陈炳欣
　　美编丨马利亚
　　监制丨连晓东