數據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據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?！睉?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，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。可以說，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。

數據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經過多年的布局，如今終于在數據中心開始快速崛起，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)布的數據中心級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

如同數據中心一樣，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)工具也都需要經過一系列的車規(guī)認證。好在如今ImperasDV、IAR Embedded Workbench等都已經推出了針對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。

審核編輯 ：李倩