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，《麻省理工科技評論》發(fā)布了“2023年十大突破性技術”，與AI作畫、CRISPR基因編輯技術一起并列其中的，正是RISC-V，并稱其為改變格局的一種芯片設計。隨著RISC-V核心數(shù)突破百億大關，無論是TWS耳機、硬盤、AI處理器上都開始用到RISC-V設計，不少公司也在努力將其帶到數(shù)據(jù)中心和太空應用中去，在年初之際，我們就來對今年RISC-V的技術趨勢做一個展望。

追求更高的AI性能

為了盡快打入服務器市場，與GPU、FPGA和各種ASIC加速器搶占份額，高性能AI芯片也是RISC-V的一個發(fā)力方向，尤其是在RISC-V Vector擴展 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在先進工藝和更小的核心占用面積下，開始動用“核海”戰(zhàn)術。

就拿Esperanto的千核RISC-V AI芯片ET-SoC-1為例，該處理器借助臺積電的7nm工藝，在單個芯片上集成了1088個高能效的64位RISC-V核心和4個高性能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，ET-SoC-1的Die Size卻只有570mm2，相較之下，同樣使用7nm工藝的英偉達的A100 die size高達826mm2。

當然，客戶在選擇芯片時自然不會只看核心數(shù)，最關鍵的還是能效指標。在進行推理運算時，ET-SoC-1的性能確實是不如A100的，前者的PCIe評估卡只能做到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在實現(xiàn)這樣性能的同時，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、可穿戴還是車機等應用，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一人唱獨角戲實屬自討無趣。

可就在去年10月，安卓AOSP項目正式開始收錄由平頭哥提交的RISC-V安卓移植代碼補丁，可以看出，目前的移植進度已經(jīng)讓谷歌和AOSP開發(fā)者社區(qū)看到了RISC-V的潛力，除了基礎的音視頻播放和藍牙/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)上運行TensorFlow Lite模型。

值得一提的是，雖然AOSP已經(jīng)開始接受補丁，但需要注意該項目目前僅接受64位的補丁，且并沒有任何計劃去支持32位，所以對于一些低功耗的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位設計，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RISC-V實現(xiàn)了完全支持，也并不意味著我們能馬上用到運行安卓的RISC-V智能設備，要知道設備驅動、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上完美運行?？梢哉f，運行安卓還只是第一步，適配的問題會花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平臺的聲明，相信2023年我們能在RISC-V移植安卓的進度上看到更喜人的進步，無論是應用移植，還是新評估開發(fā)板的推出。而隨著RISC-V筆記本的面世，如果今年能有RISC-V智能手機產(chǎn)品的面世，哪怕只是開發(fā)機，也能作為RISC-V安卓生態(tài)的強心劑。

數(shù)據(jù)中心里的通用處理器能有RISC-V的一席之地嗎？

在消費電子市場呈現(xiàn)萎縮趨勢的當下，服務器市場雖然也受到波及，但總歸是不少廠商的營收大頭。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架構的服務器也成了云服務廠商提供的諸多選擇里性價比最高的產(chǎn)品。

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

然而從去年開始，我們已經(jīng)看到一些RISC-V在服務器市場發(fā)力的跡象了，比如Ventana發(fā)布的數(shù)據(jù)中心級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)，等到客戶評估和投入使用，最早也只能在年底實現(xiàn)了。

但在服務器通用處理器市場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。今年我們應該會看到更多RISC-V在高性能通用處理器上的情報，但要想真正投入使用，進展速度或許會快過以前的Arm，但應該也要等到2025年才能有投入機房和上云的機會。

RISC-V大規(guī)模上車指日可待

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

可對于車規(guī)芯片設計來說，并非設計思路面向車規(guī)認證即可，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)認證。好在如今ImperasDV、IAR Embedded Workbench等都已經(jīng)推出了針對RISC-V功能安全認證版本。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的功能安全認證。

正因如此，如今車規(guī)級RISC-V芯片已經(jīng)在逐漸冒頭，比如二進制半導體的伏羲2360，中科海芯的IM200等等，有望覆蓋汽車的網(wǎng)關域、控制域、車機系統(tǒng)和照明等場景。在IP與開發(fā)驗證工具逐漸補全的背景下，今年應該會有更多公司推出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)芯片在高性能自動駕駛芯片上仍存在空缺，耐能的車規(guī)級芯片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自動駕駛。真正面向L4這樣等級的RISC-V自動駕駛芯片只有Mobileye的EyeQ Ultra，而這款芯片今年才會正式面世，上車更是要等到2025年了，今年是否廠商從該方向發(fā)力，仍是一個未知數(shù)。

審核編輯 ：李倩