聊一聊RISC-V處理器的二三事

近幾年，RISC-V在全球范圍內(nèi)攻城略池，不少企業(yè)都開(kāi)始研發(fā)基于RISC-V架構(gòu)的芯片。不過(guò)，研發(fā)并非易事，可謂有人歡喜有人愁。日前，Meta推出了RISC-V架構(gòu)的AI推理芯片，受到了業(yè)內(nèi)關(guān)注。與之相反的是，今年英特爾宣布消減成本，終止RISC-V Pathfinder項(xiàng)目。

波折的不止是企業(yè)，也有國(guó)家。作為三大架構(gòu)之一的RISC-V，自然也受到了許多國(guó)家和地區(qū)的重視，其中以俄羅斯和印度的關(guān)注最多，本文就來(lái)聊一聊俄羅斯和印度在RISC-V方面的發(fā)展情況。

?01 俄羅斯RISC-V緣起

Arm和X86的背刺

想要了解RISC-V在俄羅斯的如何開(kāi)始發(fā)展，可以先從曾經(jīng)俄羅斯的CPU市場(chǎng)情況開(kāi)始說(shuō)起。

2020和2021年時(shí)，俄羅斯電商Yandex Market統(tǒng)計(jì)了當(dāng)時(shí)俄羅斯的CPU市場(chǎng)份額，英特爾和AMD占據(jù)著接近100%的市場(chǎng)份額。截止到2021年4月份的數(shù)據(jù)顯示，AMD在俄羅斯CPU市場(chǎng)的占比為50.8%，英特爾占比為49.2%。其中，AMD的Ryzen處理器在俄羅斯的銷(xiāo)量一直都名列前茅。

來(lái)源：Yandex Market

正常來(lái)說(shuō)，如此的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)至少還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，直到某一家俄羅斯本地企業(yè)的興起，從而打破AMD和英特爾的“統(tǒng)治”格局。但在2022年時(shí)，俄烏沖突發(fā)生后，以英特爾和AMD為代表的X86陣營(yíng)宣布停止向俄羅斯供貨。

X86架構(gòu)如此就斷了。當(dāng)然，俄羅斯也一直有所準(zhǔn)備，早已計(jì)劃將Arm作為備選方案。貝加爾電子公司是俄羅斯最著名的處理器設(shè)計(jì)企業(yè)，其自研設(shè)計(jì)了Arm架構(gòu)的Baikal系列芯片。同樣，還有按照俄羅斯政府的指示和要求，來(lái)制造的自研“Elbrus”CPU處理器，也同樣是Arm架構(gòu)，是俄羅斯的列別捷夫精密機(jī)械與計(jì)算機(jī)工程研究所的第四代Arm架構(gòu)產(chǎn)品。

靠山山倒、靠人人跑，作為備選的Arm直接背刺俄羅斯。2022年3月，Arm表示，通過(guò)電子郵件的形式確認(rèn):“根據(jù)英國(guó)、歐盟、美國(guó)和其他政府宣布出口限制和經(jīng)濟(jì)制裁，Arm已暫停向俄羅斯客戶(hù)和合作伙伴提供產(chǎn)品和支持?！?/p>

這給原本計(jì)劃將Arm作為替代方案的俄羅斯服務(wù)器廠商們，打了一個(gè)措手不及。

全力押注RISC-V

X86和Arm的雙雙斷供，使得俄羅斯在主流CPU架構(gòu)上面無(wú)路可走，RISC-V就成了俄羅斯僅剩的選擇。

RISC-V的優(yōu)勢(shì)不必多說(shuō)，其開(kāi)源和中立性能夠使得俄羅斯不受制裁的免費(fèi)訪(fǎng)問(wèn)RISC-V ISA規(guī)范。RISC-V國(guó)際社區(qū)相關(guān)的開(kāi)源資源，俄羅斯企業(yè)和個(gè)人都可以使用，比如：支持RISC-V的Linux/Debian發(fā)行版、GCC/LLVM編譯器、各種開(kāi)源RISC-V處理器核（比如UC Berkeley的Rocket、來(lái)自中國(guó)的香山等）、各種軟硬件工具鏈等RISC-V生態(tài)中的元素。并且，憑借開(kāi)源特性，市場(chǎng)上涌現(xiàn)出很多開(kāi)源的RISC-V核心，俄羅斯也可以直接將其用于商業(yè)用途。

于是，俄羅斯在RISC-V方面下注。

2021年，俄羅斯專(zhuān)門(mén)從事技術(shù)支持的企業(yè)集團(tuán)Rostec與服務(wù)器公司Yadro和硅設(shè)計(jì)公司Syntacore達(dá)成協(xié)議，為計(jì)算機(jī)、筆記本電腦和設(shè)備開(kāi)發(fā)RISC-V處理器。

目標(biāo)是到2025年，Syntacore開(kāi)發(fā)出足夠強(qiáng)大的RISC-V設(shè)計(jì)來(lái)為俄羅斯政府和教育系統(tǒng)提供動(dòng)力。整個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃成本為300億盧布（4億美元），預(yù)計(jì)要銷(xiāo)售6萬(wàn)個(gè)基于以RISC-V為主要處理內(nèi)核的新處理器的系統(tǒng)。

2022年，俄羅斯在國(guó)內(nèi)成立了“俄羅斯RISC-V聯(lián)盟”，參與發(fā)起的有俄羅斯服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)制造商Yadro、俄羅斯國(guó)產(chǎn)處理器Baikal的開(kāi)發(fā)商Baikal Electronics、Astra Linux操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商RusBITech Astra和莫斯科國(guó)立電子技術(shù)研究所。

俄羅斯的“RISC-V”聯(lián)盟的主要工作，就是集中于開(kāi)發(fā)和采用基于RISC-V的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保大規(guī)模工業(yè)用途的開(kāi)發(fā)，為軟件開(kāi)發(fā)人員提供專(zhuān)家支持，同時(shí)培訓(xùn)學(xué)生使用RISC-基于V架構(gòu)的技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，這個(gè)聯(lián)盟的工作就是幫助建設(shè)俄羅斯的RISC-V生態(tài)。

實(shí)際上，國(guó)際上的RISC-V基金會(huì)與俄羅斯也有關(guān)系。RISC-V國(guó)際基金的創(chuàng)始成員之一Syntacore就是俄羅斯的RISC-V核心開(kāi)發(fā)者。

SCR7架構(gòu)圖/Syntacore

Syntacore的主要產(chǎn)品是RISC-V處理器IP內(nèi)核的SCR系列，擁有最高性能的64位內(nèi)核SCR7，在2016年時(shí)，其已經(jīng)推出了基于SCR3內(nèi)核的SoC，是首批提供RISC-V商業(yè)原型的供應(yīng)商之一。

除了Syntacore，另一家俄羅斯RISC-V IP廠商CloudBear也是RISC-V國(guó)際基金會(huì)的戰(zhàn)略成員。

在俄羅斯不斷推進(jìn)RISC-V的過(guò)程中，俄羅斯的相關(guān)企業(yè)得到了成倍的利潤(rùn)增長(zhǎng)。以俄羅斯RISC-V IP廠商CloudBear為例，2021年到2022年，其收入增長(zhǎng)了2.24億盧布，增長(zhǎng)率達(dá)到540%；凈利潤(rùn)從1150萬(wàn)盧布增長(zhǎng)至1.785億盧布，增長(zhǎng)率達(dá)到1551%。同時(shí)，CloudBear的研發(fā)人員也所增長(zhǎng)。

現(xiàn)在，俄羅斯基于RISC-V的現(xiàn)成的處理器核心由Baikal Electronics掌握，Baikal Electronics計(jì)劃在其開(kāi)發(fā)Baikal-L和Baikal-S2處理器的項(xiàng)目中使用RISC-V上的IP核技術(shù)。這兩個(gè)芯片一個(gè)是為了筆記本電腦設(shè)計(jì)，另一個(gè)是為了云計(jì)算服務(wù)器設(shè)計(jì)。

此外，俄羅斯的微電子廠商Aquarius還在日前表示，將于2026年開(kāi)始為電信和電子制造商提供自主研發(fā)的RISC-V處理器，計(jì)劃在俄羅斯和國(guó)外的代工廠進(jìn)行制造。

Aquarius總裁透露，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由大約100人組成，并將繼續(xù)擴(kuò)大，現(xiàn)在公司正在尋找一名系統(tǒng)程序員，他將在Linux下為開(kāi)發(fā)的RISC-V架構(gòu)SoC開(kāi)發(fā)和適配外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，并為特定版本的圖形核心適配視頻驅(qū)動(dòng)程序。

Aquarius總裁Vladimir Stepanov表示：“開(kāi)發(fā)的芯片計(jì)劃用作我們?cè)O(shè)備的一部分，并將它們提供給計(jì)算機(jī)技術(shù)、電信和其他射頻電子開(kāi)發(fā)商的市場(chǎng)，這些開(kāi)發(fā)商有興趣用更現(xiàn)代和值得信賴(lài)的俄羅斯芯片取代外國(guó)芯片”。

?02 印度也希望發(fā)展RISC-V

實(shí)際上，前文所述的RISC-V的優(yōu)勢(shì)對(duì)于其他國(guó)家也同樣適用，這里不得不提到印度。因?yàn)橛《戎苯訉ISC-V作為國(guó)家指令集。

在芯片制造領(lǐng)域，印度幾乎是白手起家。印度唯一的半導(dǎo)體工廠是位于昌迪加爾的一家政府經(jīng)營(yíng)的工廠。并且這家工廠還是印度政府與一家現(xiàn)在已經(jīng)關(guān)閉的美國(guó)芯片公司合作成立的。

印度在2011年時(shí)，實(shí)施處理器戰(zhàn)略計(jì)劃，在全球范圍內(nèi)資助2-3個(gè)研制處理器的項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)，在計(jì)劃的支持下啟動(dòng)了SHAKTI處理器項(xiàng)目，希望能夠研制出與IBMPowerPC兼容的處理器。

由于諸多原因，SHAKTI項(xiàng)目組與IBM的談判一直沒(méi)有達(dá)成一致。于是，2013年SHAKTI項(xiàng)目組直接轉(zhuǎn)身?yè)肀ISC-V。在當(dāng)時(shí)，這個(gè)項(xiàng)目組取得了9000萬(wàn)美元的經(jīng)費(fèi)支持。

2017年，印度政府表示將大力資助基于RISC-V的處理器項(xiàng)目，批準(zhǔn)向先進(jìn)運(yùn)算開(kāi)發(fā)中心提供4500萬(wàn)美元資金，使得RISC-V成為印度的事實(shí)國(guó)家指令集。

去年，印度政府宣布了數(shù)字印度RISC-V（DIR-V）計(jì)劃，目標(biāo)是基于開(kāi)源RISC-V架構(gòu)自主研發(fā)微處理器，并在2023年12月前實(shí)現(xiàn)流片。在2023-2024年之前商業(yè)推出第一批本土芯片組和下一代微處理器，以滿(mǎn)足汽車(chē)、移動(dòng)和計(jì)算領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體不斷增長(zhǎng)的需求。

總體來(lái)看，目前印度本土RISC-V處理器擁有兩款成品芯片：Shakti和Vega。Shakti是印度首款自研處理器，基于開(kāi)源RISC-V指令集架構(gòu)，在2019年問(wèn)世。這款Shakti將有6個(gè)不同的系列，能夠做到覆蓋嵌入式到主流的需求等不同市場(chǎng)的需求。不過(guò)，這款處理器的性能與主流的芯片還相差甚遠(yuǎn)。最新版本的Shakti基于180nm工藝，使用32位內(nèi)核，運(yùn)行頻率在75Mhz~100MHz之間。

Vega處理器的架構(gòu)和工藝要更精進(jìn)一些，得益于印度電子和信息技術(shù)部(MeitY)的資助，Vega從單核32位一直發(fā)展到64位，并且有五個(gè)衍生版本可供選擇。即使如此，Vega也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到印度政府期待的“世界級(jí)芯片”目標(biāo)。

也許是印度對(duì)RISC-V的重視，日前印度兩家RISC-V的相關(guān)企業(yè)InCore Semiconductors和Mindgrove Technologies，都已經(jīng)獲得紅杉資本印度領(lǐng)投的種子輪融資。全球第一家生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)RISC-V ISA的芯片的公司——SiFive也直接在印度班加羅爾開(kāi)設(shè)了一個(gè)新的設(shè)計(jì)中心，SiFive表示：“印度對(duì)RISC-V的熱情幾乎是無(wú)與倫比的?！?/p>

不過(guò)，發(fā)展本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)并非易事。印度在芯片方面的人才仍舊較為短缺，許多才華橫溢的工程師，只出自少數(shù)幾個(gè)精英工程學(xué)院。人才的缺乏，限制了印度進(jìn)一步研發(fā)RISC-V的相關(guān)芯片。

?03 總結(jié)

無(wú)論是印度還是俄羅斯，RISC-V都已經(jīng)在兩國(guó)內(nèi)受到了足夠的重視。兩國(guó)也已經(jīng)自研出相關(guān)的RISC-V芯片。

當(dāng)然，除了在俄羅斯、印度等地“開(kāi)花”，RISC-V在我國(guó)國(guó)內(nèi)也蓬勃發(fā)展?！讹w躍RISC-V》一文中，也指出了RISC-V的成長(zhǎng)正在加速。2022年全球采用RISC-V架構(gòu)的100億顆處理器中，有一半來(lái)自中國(guó)。中國(guó)工程院院士倪光南在相關(guān)的會(huì)議上表示：“RISC-V是中國(guó)CPU領(lǐng)域最受歡迎的架構(gòu)?！?/p>

在X86和Arm架構(gòu)存在不授權(quán)或不供應(yīng)等風(fēng)險(xiǎn)的大背景下，RISC-V正迅速成為新的處理器標(biāo)準(zhǔn)。

審核編輯：劉清