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半導體

RISC-V獲得高性能芯片入場券,開放性與可靠性并行

“三分天下有其一”是業界對于RISC-V的定位和期許,開源帶來的開放生態、靈活性和高度可定制性,讓RISC-V成為搭建計算生態的一種新思路。但是,長期在AIoT等生態依賴性低的領域發展,也限制了RISC-V在高性能領域處理器的滲透,其掣肘之一就是軟件生態的厚度難以支撐高性能處理器的要求。

8月24日,阿里平頭哥正式發布高性能無劍600 RISC-V芯片設計平臺,主打高性能、高內存帶寬、異構計算和人工智能加持。該平臺是當前全球性能最高的可量產RISC-V SoC設計平臺,將助力下游芯片設計公司開發基于RISC-V的高性能定制化芯片,推動RISC-V芯片主頻從1Ghz走向2Ghz?;跓o劍600,平頭哥研發首顆SoC原型芯片曳影1520,為廣大開發者在無劍600的軟件適配和應用開發提供硬件底座。值得注意的是,曳影1520是龍蜥Linux社區支持的首個RISC-V架構芯片,實現了RISC-V架構向高性能厚軟件棧領域的拓展。

平頭哥無劍600.png

(圖說:8月24日,平頭哥發布首個高性能RISC-V芯片平臺無劍600)

“從RISC-V技術發展的大趨勢來看,2022年將是RISC-V處理器進入高性能計算領域的元年。RISC-V架構已經初步具備了從1G時代進入2G時代的各項條件,成為一個技術逐漸成熟的架構。全球生態合作伙伴將共同大力推動RISC-V往更高性能方向演進?!逼筋^哥半導體有限公司副總裁孟建熠表示。

為高性能RISC-V開發賦能打樣

躋身高性能領域,是芯片架構走向主流的重要標志。隨著RISC-V核出貨量邁過100億顆門檻,高性能成為RISC-V產業下一步的落子方向。在標準方面,RISC-V國際基金會正在積極推動RISC-V在高性能領域的標準和生態建設。平頭哥生態副總裁楊靜向《中國電子報》記者表示,RISC-V國際基金會將數據中心和車載作為應用框架的重點推進方向。此前,RISC-V國際基金把推動RISC-V在高性能計算、深度學習等領域的應用作為下階段突破的重點之一。在產業層面,近期企業推出了高性能的處理器、SoC、便攜式計算機、單板計算機等各種形態的RISC-V產品,持續推進RISC-V向高性能市場滲透。

“對于RISC-V來說,高性能領域是一個高價值的市場,有利于RISC-V產業的商業化發展。同時,高性能處理器強調算力,產品更加復雜,對于推動RISC-V的架構完善和生態成熟是一個非常好的機遇?!泵辖谙颉吨袊娮訄蟆繁硎?。

但也需要注意的是,芯片性能越高,設計的門檻也就越高。孟建熠表示,2Ghz以上的芯片架構設計,與中低端領域的MCU架構不同,涉及先進工藝,還要綜合考慮內存、算力、功耗、成本的均衡性,在有限的功耗條件下跑更復雜的IP核。同時,芯片的性能要足以承接高性能計算厚重的軟件生態。

這也是為什么一個兼具軟硬件能力的RISC-V平臺如此重要。記者從阿里平頭哥發布會獲悉,無劍600是一個高性能RISC-V異構芯片的軟硬件全棧平臺,實現了“CPU+XPU”的異構架構設計,在運行功耗、內存帶寬和軟件棧方面進行了優化。為了讓平臺在計算上有更好的普適性,平頭哥設計了專用加速器,形成了完整的技術鏈路。該平臺能夠賦能芯片設計產業鏈各個關鍵節點的從業者,開發者和芯片廠商可基于無劍600定制高性能RISC-V芯片,降低芯片開發成本和風險,縮短研發周期。IP公司可基于無劍600打造RISC-V整體生態上的能力,下游廠商可以以系統級、體系化的框架進行芯片開發。

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(圖說:基于無劍600平臺設計的高性能RISC-V SoC原型曳影1520)

本次與無劍600同步亮相的曳影1520,是基于無劍600平臺量產的SoC原型芯片,最高主頻達2.5GHz,AI算力達4TOPs。這意味著RISC-V從1Ghz走向2Ghz高性能商用時代。對此,孟建熠作了一個生動的比喻。

“假如把RISC-V比喻成跳高運動員,原來都跳1米高,現在有人穩定跳到2米以上了,突破了RISC-V性能的極限。平頭哥推動RISC-V從1GHz到2GHz的商用落地,從性能上說,是一個重要的分水嶺?!泵辖谡f。

除了證明無劍600的高性能芯片量產能力,曳影1520還為開發者在無劍600等軟件開發和應用適配帶來便利。據悉,曳影1520面向阿里內部應用場景設計,從硬件到軟件都已經完成了應用的適配,并已展開應用,同時也可基于曳影1520,為生態合作伙伴提供開發板和SOM模組等產品。

以“平臺+原型SoC”的方式,平頭哥為高性能RISC-V的定制和量產賦能打樣。孟建熠表示,平頭哥將面向開發板、模組公司等致力于高性能RISC-V生態推進的合作伙伴,開放第一批原型芯片的評估申請。

長好軟件生態

軟件生態對于RISC-V的上限起到決定性作用。從桌面時代進入移動時代,計算的軟硬件生態從Wintel走向了Arm與手機、IOT、存儲等多領域操作系統的結合,而RISC-V有望在更多領域、更大范圍實現操作系統適配和軟件生態構建。

2019年以來,平頭哥基于自研的高性能RISC-V處理器玄鐵910,實現了與Linux、安卓、Anolis、AliOS Things、FreeRTOS、RT-Thread等操作系統的適配。2021年10月,玄鐵C910成功兼容安卓系統,可運行Chrome瀏覽器等應用。這是芯片行業首次實現RISC-V架構對安卓的支持。今年4月,平頭哥在玄鐵處理器上成功運行TensorFlow Lite,首次實現RISC-V在安卓12.0系統的AI支持。

據孟建熠介紹,在適配安卓的過程中,平頭哥修改了約12萬行左右的代碼。而平頭哥打通安卓所積累的技術、工具和經驗,也讓此次與龍蜥OS的適配更加高效可靠。

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(圖說:基于龍蜥Linux OS的軟硬件全棧平臺)

龍蜥OS是基于Linux的開源操作系統,定位于服務器市場,支持x86、ARM等多種硬件架構和計算場景。在無劍600平臺上,平頭哥與龍蜥開源社區、中科院軟件所PLCT實驗室進行了軟硬件全棧的聯合優化,完成了RISC-V與龍蜥操作系統的3000多個基礎包的適配,并在曳影1520芯片上首次運行FireFox瀏覽器、LibreOffice等大型桌面級軟件。

“這是全球首次在RISC-V芯片上運行Libre Office,對未來RISC-V走向高性能產生非常重要的意義。這是無劍600平臺的一小步,但是RISC-V的一大步?!泵辖谡f。他表示,龍蜥社區同時推出了RISC-V的桌面版本,為后續RISC-V架構在桌面領域的進展奠定了基礎。

在持續打通RISC-V與主流及新興開源操作系統的同時,平頭哥也為開發者準備了向RISC-V遷移、與RISC-V適配或者在RISC-V開發軟件和應用的工具庫。在編譯器層面,平頭哥持續推動GCC(GNU操作系統的編譯器套件)與LLVM的優化,讓RISC-V架構達到商用產品的性能。在開發工具上,平頭哥一方面自研CDK、CDS集成開發工具,同時兼容第三方的RISC-VCore,并讓玄鐵Core支持第三方的工具。在AI方面,提供HHBAI部署工具。在基礎軟件方面,持續在基金會推進CSI標準,持續推動RTOS、Linux和安卓研發,并在此基礎上助力無線連接、語音和視覺方面的應用框架設計。

穩定與開放并行

經過12年的發展,RISC-V的穩定性持續提升,技術前景也在不斷攀升的出貨數字中得到驗證。數據顯示,全球已出貨100億顆RISC-V芯片。平頭哥的RISC-V處理器也已在30個應用領域得到了應用,包括網絡通信、數據存儲、工業互聯、通用MCU、計算視覺、醫療電子與人工智能等領域,以每年50%的授權數增長,是國內RISC-V領域影響力和市場占有率領先的RISC-V處理器產品。

“很長一段時間里,RISC-V的市場穿透速度沒有那么快,是因為很多從業者在觀望它到底能不能量產,可靠性、穩定性有多強。平頭哥推動RISC-V在多個行業實現了產品的量產,有些客戶實現了千萬級量產,證實了RISC-V的可量產和穩定性。有了硬件的保證,RISC-V會產生更強的吸引力?!睏铎o向記者表示。

如果說穩定性是RISC-V的安身之本,開放性就是RISC-V的生命力,也是平頭哥RISC-V的布局主線。過去兩年,平頭哥與Imagination共同推進復雜IP的底層打通,已經可以提供硬件IP到優化的軟硬件異構計算方案,支持主流的圖形加速庫。平頭哥還與勞特巴赫進行了合作,打通了玄鐵CPU與勞特巴赫調試生態的連接。同時,平頭哥與國內合作伙伴開發了一系列高端芯片、開發板、算法訓練平臺等RISC-V產品。

與開源操作系統龍蜥OS的“雙向奔赴”,不僅是RISC-V進入桌面生態的重要舉措,也讓桌面級RISC-V真正實現從底層硬件、基礎軟件到應用層的開放性。此次發布的無劍600也集成了豐富的高速接口,為用戶提供擴展能力,后續也將持續支持第三方IP的接入。同時,無劍600SoC將面向行業提供授權,并向第三方的IP公司和基礎軟件公司開放,允許更多的資源接入到RISC-V生態,共同推動下游應用的發展。

但這種開放性并不指向碎片化,而是一種標準之上的開放性。孟建熠向記者表示,RISC-V本身具備穩定的基礎指令集架構,每一項指令集的擴展會經過RISC-V基金會專家組的論證,有著完整嚴密的流程。作為國際基金會的董事會成員,平頭哥在基金會參加了29個技術方向的標準制定,在其中10個組織里面領導了標準的制定,持續推動RISC-V的國際標準建設。

在此基礎上,平頭哥攜手上下游合作伙伴,不斷推動RISC-V向更多領域穿透,在更多市場進行產品化、商用化落地。無劍600 SoC平臺面向平板、智慧大屏、智能NVR、AR/VR和低速UGV等高性能旗艦級的產品,并支持醫療成像、視頻會議、家用機器人和無人機等中高端應用,在幫助RISC-V架構進入高性能應用的同時,助力芯片產品走進更多行業和領域。在垂直行業領域,平頭哥為行業伙伴提供更加高效、更低成本的芯片設計能力,與基于RISC-V架構搭建軟件棧所需的工具、軟件、集成環境等技術支持,幫助合作伙伴打造定制化的系統或產品,形成差異化的市場競爭能力。



責任編輯:張心怡


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