久違的盛景！RISC-V發展遠超預期，平頭哥玄鐵生態進入2.0時代

芯智訊|芯智訊|Core Zhixun|

2023-03-09 10:54:12 724

“平時很難看到這樣的技術峰會，所有人都滿場，后面還有沒有座位坐的，真是久違的盛景！”這是謝曉清在昨日玄鐵RISC-V生態大會現場說的頭一句話，她是英特爾軟件和先進技術事業部副總裁。

這場由阿里平頭哥舉辦的半導體盛會，把英特爾、谷歌、Canonical、Imagination、海爾、支付寶、網易有道、創維酷開等全球數百家企業及機構都聚在一起，還邀來中國工程院倪光南院士，圖靈獎得主、RISC-V之父David Patterson，RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond等重磅嘉賓。規格之高，規模之大，盛況空前。

大會的火爆，也讓半導體產業內外的人*意識到——中國RISC-V生態已初具規模，并且，還在狂飆。

一、RISC-V跑出清晰賽道

眾所周知，在CPU指令集架構市場，x86架構統治著90%以上的PC及服務器市場，Arm架構則完全壟斷了移動市場。2015年才逐漸興起的RISC-V架構，經過僅僅8年時間的發展，就大有與X86、Arm三分天下之勢。

相對于已有架構，RISC-V具有指令精簡、模塊化、可擴展、開源開放等優點。憑借著這些優勢，以及越來越多廠商對于自研芯片的重視，RISC-V全球生態迅速發展。

根據RISC-V國際基金會數據，2022年會員數量同比增長超過 26%，累計在 70 個*/地區擁有超過 3,180 名會員單位，包括高通、英特爾、谷歌、阿里平頭哥、華為、紫光展銳等眾多頭部芯片企業。

截至2022年底，全球有數萬名工程師致力于 RISC-V 計劃，基于RISC-V架構的處理器出貨量已超過了100億顆，RISC-V用12年時間走完了傳統指令集30年的發展歷程。

從應用領域來看，IoT是RISC-V目前最先落地的場景。RISC-V天然適配碎片化且對功耗、成本更為敏感的IoT市場。但是要想獲得更大的發展，就必須要進入高性能市場。

2019年7月，阿里平頭哥面向高性能市場發布了當時業界最強性能RISC-V處理器——玄鐵C910。2020年，SiFive推出了一款基于RISC-V處理器的Linux PC設計——HiFive Unmatched。2022年，SiFive還推出了面向智能手機及高端穿戴市場的RISC-V內核IP：P670和P650；2022年8月，平頭哥發布*高性能RISC-V芯片平臺“無劍600”，打樣SoC原型“曳影1520”，主頻最高2.5GHz。

在服務器端，芯片初創企業Esperanto2020年推出自研的單芯片，集成了1000多個RISC-V內核的ET-SoC-1加速器，主要面向服務器端的大規模機器學習應用。2022年12月，美國芯片初創企業Ventana Microsystems公司發布了全球*基于RISC-V架構的服務器CPU——Veyron V1。2023年3月2日，中國公司算能，也在玄鐵RISC-V生態大會上展示了最新的RISC-V服務器芯片。

在超算領域，2022年6月，英特爾和巴塞羅那超算中心宣布將共同投資4億歐元建立新實驗室，開發基于 RISC-V、可用于構建 zettascale 超級計算機的處理器。

在制造端，2022年2月，英特爾投資10億美元成立英特爾代工服務 (IFS) 創新基金。英特爾軟件和先進技術事業部副總裁謝曉清在玄鐵RISC-V生態大會上表示，IFS將提供半導體代工制造服務，支持包括RISC-V的各種芯片，也將進一步推動軟件開源開放，促進生態創新。

架構及芯片的持續演進，催生了市場繁榮。RISC-V發展速度，遠超業界預期。

早在2018年，時任SiFive CEO的Naveed Sherwani 就預測，RISC-V 指令集需要5年時間才能應用于智能手機市場，進軍服務器市場則需要 10 年之后。僅一年之后，2019年，Naveed Sherwani就表示，只要2年時間，RISC-V就能進軍智能手機甚至筆記本電腦，5年之后則可以進軍服務器市場。如今， RISC-V發展速度顯然再度超越了Naveed Sherwani的預測。

根據Counterpoint Research預測，到2025年，RISC-V 處理器累計出貨量將達到800億顆，年復合增長率高達114.9%，屆時RISC-V將占據全球14%的CPU市場、28%的IoT市場、12%的工業市場和10%的汽車市場。

另有研究數據顯示，基于RISC-V架構的AI芯片市場，到2027年將達到2910億美元，年復合增長率73.6%；在通信類AI SoC市場，RISC-V從2019年到2027年間將保持21.2%的年復合年增長率；在數據中心市場，2021到2025年RISC-V CPU核市場的年合增長率將高達115%。

這讓平頭哥副總裁孟建熠感慨不已：“五年前剛剛開始研發RISC-V的時候，更覺得是新的技術，我們要在新技術上探索，還沒想怎么在產品上落地。今天，RISC-V勢頭非常清晰，賽道已經慢慢跑出來了。”

RISC-V之父、圖靈獎得主David Patterson在玄鐵RISC-V生態大會上更是大膽預言：“3到5年后，RISC-V將無處不在！”

二、中國引領RISC-V發展是種必然

RISC-V國際基金會成立于2015年，兩年后，基金會開始啟動中國市場的推廣。

短短幾年，中國迅速成為全球RISC-V生態最為繁榮的市場。這一方面得益于開源指令集自身的諸多優勢，另一方面，也源于中國芯片行業對掌控核心技術的強烈需求。

實際上在RISC-V之前，中國半導體行業在指令集選擇上，主要嘗試過3條國產化路線。

其一，通過與主流x86、ARM架構的授權合作。一方面，通過合資公司形式獲得的授權，是相對較舊的IP；另一方面，極易受大環境影響，此前美國打壓華為之時，Arm曾一度斷供華為。更為關鍵的是，在2021年Arm發布了全新的64位ARMv9指令集之后，至今未對外開放授權。這也使得國內原有的基于ARMv8指令集授權的芯片廠商未來的架構升級將面臨較大難題。

第二，也有其他一些對外開放授權的老牌指令集架構，比如MIPS、ALPHA、SPARC、POWER等，但是時至今日，這些老牌的指令集生態系統已經是越來越孱弱，甚至一些原廠自己都放棄了（比如MIPS Technologies在2021年就宣布將放棄繼續設計MIPS指令集，轉向了RISC-V），參與其中的廠商似乎也是越來越少，后續升級和維護都將是難題。

第三，完全另起爐灶，打造一套完全自主可控的指令集系統，比如龍芯中科的LoongArch指令集。但目前LoongArch指令集并未對外授權和開源，無法被更多廠商使用。而且，全新的指令集系統還需從零開始建設生態系統，這是挑戰巨大的超級工程。

以上三條路線，目前都有相關國產廠商在走，但是卻又都面臨著各種各樣的問題和制約。

相比之下，如果在保持自主可控的同時，融入全球生態，并快速發展壯大，那么開源的RISC-V指令集架構無疑是*。

在玄鐵RISC-V生態大會上，倪光南院士就指出：“開源精簡指令集架構RISC-V，為全球芯片領域打破壟斷，降低芯片開發門檻，促進芯片人才培養，推進芯片業創新，開創了一個新局面，也為中國芯片業發展提供了新機遇。”

首先，RISC-V的基礎指令集只有40多條，加上其他的模塊化擴展指令總共幾十條指令，非常簡單，而且任何企業、開發者都可以免費使用它，創造出具有完全自主知識產權的IP核或芯片，比如平頭哥的玄鐵CPU。

在平頭哥玄鐵RISC-V生態大會上，圖靈獎獲得者、RISC-V發明人David Patterson教授在視頻演講當中也表示，RISC-V雖然起源于美國，但并不屬于美國，任何人都可以基于RISC-V來開發具有自主知識產權的芯片，RISC-V屬于全球。

2020年，RISC-V基金會已經將總部遷移到中立的*瑞士。這也為中國RISC-V生態的進一步加速發展，掃除了最后的障礙。

其次，開源模式，使得RISC-V能夠接收來自“價值鏈”各個層面的公司、組織開發者的功能貢獻。由于RISC-V架構內部采用的是模塊化、可擴展的設計，這也就意味著，只要增加相應模塊，就能夠擴展到移動、桌面、數據中心市場。

在去年底的全球RISC-V峰會上，高通公司產品管理總監Manju Varma曾稱，Arm是“遺留架構”，并表示在遺留架構中，引入的功能并沒有真正為最終消費者增加價值。而通過RISC-V，則有機會定義具有“同類最佳性能，最佳功率效率和增值功能”的芯片設計。基于此，高通在2019年就已經將RISC-V應用到了其驍龍865 SoC當中的微控制器中，截至目前已經出貨了6.5億個RISC-V內核。

第三，自RISC-V商業化開始，中國廠商一直是RISC-V陣營的中堅力量，影響力也是持續擴大。目前，在RISC-V基金會的22家最*別的Premier Members會員當中，中國廠商的數量達到了13家（含中國臺灣晶心科技、已被中資收購的Imagination），超過半壁江山。

△RISC-V基金會的Premier Members

作為*會員，是可以有董事會席位及技術委員會席位的，可直接影響RISC-V標準的制定和技術發展方向。

比如阿里平頭哥，不僅是RISC-V國際基金會董事會成員，同時在基金會中的數據中心、存儲管理、安卓、安全等11個技術組織當中擔任*、副*的職位，推動了29個技術方向的標準制定，是公認對RISC-V投入最大的中國半導體公司。

大會當天，平頭哥拿到了*張架構兼容性測試的證書。同時，平頭哥還在努力推動RVV1.0架構標準、面向人工智能的全新Matrix矩陣標準以及RISC-V安全技術標準等。

而在RISC-V基金會的戰略會員中，中國企業的占比也近一半。比如華米、瑞芯微、芯來、兆易創新、智芯、云知聲、中科藍訊、卡姆派樂等（三星、英偉達等大廠也都只是RISC-V基金會的戰略會員）。

縱觀從六十多年半導體的發展歷程，在指令集架構領域，中國企業從未有過如此*、深度的參與。

“我覺得中國廠商在RISC-V上的投入的力度還是可以進一步加強的，我們要在技術上多作貢獻。我相信隨著RISC-V國際基金會里的中國企業越來越多，我們的聲音會越來越強。”平頭哥副總裁孟建熠非常肯定地對芯智訊說道。

第四，從市場端來看，中國目前是全球最大的芯片消費國，同時也應該是RISC-V芯片的最大消費市場，潛在領域包含消費電子（包括可穿戴設備、手機、PC）、工業、服務器、汽車等多個類型。

相比之下，歐美市場并未形成類似的*發展生態，少數廠商也是聚焦在AI加速器、超算等細分領域。即使最極端的情況下，中國RISC-V生態應該也能夠獨立繁榮發展，但離開了廣大中國廠商以及龐大的中國市場支持，海外RISC-V能夠繼續繁榮則將是一個問號。

倪光南院士在玄鐵RISC-V生態大會上也表示：“可以毫不夸張地說，今天RISC-V是中國CPU領域最受歡迎的架構，中國芯片產業和整個芯片生態將會越來越多地聚焦于RISC-V架構，中國的巨大市場將成為支撐RISC-V的重要基地。”

三、從破圈到連接，平頭哥RISC-V進化至2.0版本

開源架構，需要統一的規范和標準。RISC-V基金會最主要的職能之一，就是負責RISC-V指令集架構及其軟硬件生態的標準化、保護和推廣。

因此，我們可以看到像平頭哥、SiFive、高通、英特爾、NVIDIA、賽昉、晶芯等一大批RISC-V CPU廠商，都加入到了RISC-V基金會，推動形成全球協同的技術演進模式，發展各自“小生態”，最終反哺RISC-V全球生態。

阿里平頭哥的玄鐵RISC-V生態，無疑是布局最早、成長最快、覆蓋面最廣、參與廠商最多、發展最為成熟的RISC-V“小生態”之一。

RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond在大會演講中評價稱，“阿里巴巴真正成為了生態系統的領頭羊，做了大量基礎工作，讓全球RISC-V社區的成員得以加速發展。與這樣的伙伴們攜手，我們正在構建史上最強大、增長最快速的生態體系。”

早在2015年，RISC-V基金會剛剛成立之時，阿里巴巴就宣布與大陸*擁有自主嵌入式CPU IP core的中天微合作研發云芯片架構，這是阿里成立16年以來*踏進半導體領域，也為后續研發RISC-V處理器埋下了伏筆。

2018年4月，阿里巴巴全資收購中天微；同年9月，達摩院芯片研發團隊與中天微團隊合并成立平頭哥，新團隊延續了阿里巴巴的普惠使命：一方面，為阿里云數據中心研發芯片，在云端提供普惠算力；另一方面，開始投入RISC-V處理器架構研發，幫助芯片設計企業降低AIoT芯片的設計門檻。2018年，平頭哥成功研發一款低功耗的RISC-V內核玄鐵E902。

時隔僅1年時間，2019年7月，平頭哥就發布當時業界性能最強的RISC-V處理器玄鐵910，讓基于RISC-V架構的高性能芯片成為可能。此后數年，眾多國內外科技企業和機構紛紛涌入RISC-V賽道。

在5年時間里，平頭哥陸續推出了三大系列8款處理器產品，覆蓋高性能、高能效、實時可靠等場景需求，并實現了技術上的*，同時也是RISC-V量產芯片采用最廣泛的處理器。

為了加速玄鐵RISC-V生態的發展，2021年平頭哥主動打破固有的行業商業模式，將玄鐵E902、E906、C906、C910等4款量產處理器IP，以及基于玄鐵的多操作系統的全棧軟件及工具進行了開源，希望降低RISC-V創新應用成本，吸引更多的人加入RISC-V生態，加速RISC-V生態的完善。

不過，RISC-V成功在IoT領域站穩腳跟，只能算是“RISC-V生態1.0時代”，這是遠遠不夠的，想要進入更加繁榮的“RISC-V生態2.0時代”，則需要與合作伙伴一起將RISC-V連接到其他的主流生態體系當中。比如，將RISC-V帶入到其他的例如移動設備、PC、服務器等更具發展空間的應用生態當中，并實現產品化和商用落地。

所以，平頭哥不斷在硬件上進行技術攻堅，豐富硬件產品線的同時，還在RISC-V生態上做出了*的嘗試，持續推動解決RISC-V與主流操作系統及基礎軟件的適配，以解決RISC-V在移動設備、PC、服務器等市場的生態匱乏問題。

目前，平頭哥已基本完成國際及國內主流操作系統與RISC-V的全適配，包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龍蜥、統信、open Kylin、創維酷開OS、RTT等操作系統。這意味著RISC-V完全有能力通過云、桌面、終端等不同操作系統承接軟件應用。

最具標桿意義的事件，是RICV- V對安卓的兼容。2020年，平頭哥內部就啟動了玄鐵910處理器兼容安卓系統的項目，2021年初完成了安卓系統的Linux內核、運行時庫、JAVA虛擬機、軟件模擬器、編譯工具等主要技術棧的支持，在全球范圍內*流暢運行安卓系統的基礎功能。2022年，谷歌與平頭哥達成公司層面的貢獻者許可協議（CLA，Contributor License Agreement），雙方就安卓系統支持RISC-V架構等工作進行技術合作和分享，平頭哥RISC-V移植安卓的代碼還被安卓AOSP社區收錄進系統源代碼，這是安卓官方*對RISC-V架構的原生支持。

此舉大大提振了行業信心。谷歌安卓工程總監Lars Bergstrom也參與了玄鐵RISC-V生態大會，會上他表示，他見過的*個讓安卓系統真正在RISC-V硬件上跑通的工作來自平頭哥，亞太地區的貢獻有力推動了開源項目的發展。

孟建熠告訴芯智訊，“打通安卓，對我們整個產品的穩定、可靠也起到非常大的作用，這與我們再去兼容其他操作系統的能力是相通的。至于怎么去突破，我們還是需要跟下游廠商、合作伙伴共同探索。”

在服務器端的操作系統方面，2022年8月，平頭哥與阿里云、中科院軟件所PLCT實驗室等專注服務器操作系統的開源龍蜥社區成立RISC-V架構聯合小組，推動RISC-V向云計算和數據中心領域發展。當時，玄鐵RISC-V已經實現了與龍蜥操作系統的適配，*運行 FireFox 瀏覽器、LibreOffice 等大型軟件，以及 Hexo 和 Open Rocket 等基于 NodeJS 和 JAVA 的應用。

此次大會，平頭哥還公布了RISC-V與openKylin的融合。麒麟是國內最大桌面操作系統的供應商，平頭哥已經完成openKylin上所有的開源軟件包適配。同時，openKylin上*跑起了商業化的IM軟件釘釘，標志著從RISC-V到操作系統，再到應用軟件，真正具備了交互的能力。

在軟件工具及應用層面，平頭哥*完整推出了基礎軟件三件套——編譯器TAC、編譯環境CDK、部署工具集HHB，大大提升RISC-V開發環境及工具棧效率。

大會上，平頭哥還與合作伙伴公布了一系列進展：

算能發布了國內*64核玄鐵RISC-V服務器芯片SOPHON SG2042及服務器樣機，進一步拓寬了玄鐵RISC-V在云計算領域的想象力。據算能*副總裁王雷介紹， SOPHON SG2042去年底已成功流片，并推出了開發板，預計今年3月推出服務器樣機。

“我們認為一個開放的系統，有它自身非常天然的力量，越是底層的技術越是希望開放/開源，而且一旦形成了開放/開源這樣的趨勢，它是不可逆的。所以我們很早就啟動了這個項目。隨著我們芯片回來，開發板交到了開發者的手上，以遠遠超出我們所預期的速度得到了非常廣泛的操作系統、應用程序、包括軟件棧這些支持，很快都跑起來了。”王雷說道。

嘉楠科技推出全球*支持RISC-V Vector1.0標準的商用量產芯片K230（基于玄鐵C908）。

創維酷開在玄鐵RISC-V架構上運行業界*電視端WebOS，讓億級智能終端有了新選擇。

網易有道與平頭哥的緊密合作，讓技術創新突破了軟硬件的壁壘，在詞典筆等智能硬件上開墾出新的融合生態。據網易有道研發負責人李鋼橋介紹，其基于RISC-V CPU＋NPU的掃描筆相比基于傳統CPU＋NPU方案，模型速度提升了4-10倍，OCR掃描實現一目十行。

此外，海爾與平頭哥在智能家電領域也在探索RISC-V應用落地。

平頭哥還公布了一系列的生態計劃。面向芯片開放社區的15萬開發者，平頭哥首度推出在線學習平臺“RISC-V學院計劃”，鼓勵參與全球RVFA認證；針對行業伙伴，平頭哥推出“玄鐵優選芯片計劃”，推動生態芯片落地。

同時，設置“玄鐵優選伙伴”，首批授予給全志科技、愛普特、算能、博流智能、清微智能、云知聲、匠芯創、AFP物聯等8家公司，肯定了他們對RISC-V生態作出的突出貢獻。

總結來說，經過五年多時間的發展，平頭哥的玄鐵RISC-V生態已經成功實現了云邊端的全線打通，實現對于安卓、Linux等生態系統的連接，覆蓋了從IoT到移動、桌面、服務器等眾多應用領域，整個生態已進入2.0時代。

正如孟建熠在演講中所說：“ RISC-V就像日出的太陽，盡管還溫潤如玉，但已經初步照亮了東方，我們看到了一些新賽道、新方向，大家共同努力，我們一起見證RISC-V驕陽似火的那天。”

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