RISC-V向哪去 國科大計劃負責人談初心

2020-08-17 IT時報

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1、國科大本科生便帶「芯」畢業，這轟動了中外產業界，也讓RISC-V被稱為「中國芯」的希望。

2、那麼，產業界真正使用RISC-V的企業、學術界研究RISC-V的專家，到底是如何評判其前景的？RISC-V已經跑出多遠？

近日，中國科學院大學（簡稱「國科大」）五位2016級本科生帶著RISC-V 處理器流片畢業的新聞火了。他們主導完成了一款64位RISC-V處理器SoC晶片的設計並實現了流片，晶片能成功運行Linux作業系統以及學生自己編寫的國科大教學作業系統UCAS-Core。

國科大「一生一芯」計劃的首期成果 圖源/網絡

這些大學生正是中國科學院大學首期「一生一芯」計劃的參與者。作為「一生一芯」計劃的負責人，中國科學院計算技術研究所研究員、中國科學院大學教授、中國開放指令生態（RISC-V）聯盟秘書長、RISC-V國際基金會董事包雲崗向《IT時報》記者表示：「處理器晶片是晶片產業皇冠上的明珠，佔到晶片半導體市場規模的1/3，但我國的處理器晶片全球市場份額還不到1%。我曾安排組裡學生統計過2008-2017年ISCA（國際計算機體系結構年會）論文第一作者的情況，最後發現這些優秀人才85%選擇在美國就業，僅有4%在中國就業，中國學生基本上都去美國深造了，然後留在美國工作。這和以前中國晶片設計人才需求不足有關。但是現在人才需求已經在快速增長，人才供給卻遠遠跟不上。」這是「一生一芯」計劃誕生的初衷。

01

從AIoT向高性能處理器進軍

過去，RISC-V的應用場景主要在AIoT與嵌入式領域。隨著時間發展，RISC-V在AIoT與嵌入式的市場份額逐步提升，採用RISC-V晶片的智能手環、藍牙耳機、智能電視均已投產，同時開始往高性能處理器進軍。

近日，為滿足5G對性能的更高需求，新華三半導體在網絡處理器上完成了對SiFive的RISC-V U7多核處理器的驗證，這是目前最成熟的RISC-V高性能處理器之一。

許多新型應用如AI、AR/VR、計算器視覺等，需要對大量矩陣數據進行複雜計算。晶心科技推出了業內領先的支持向量擴展架構的處理器，每個向量長度最高512位，並可組合最多八個向量緩存器達到4096位。「假設進行天氣預測，過去需要用超級計算機，將來用向量處理器集成的SoC即可實現。」晶心科技總經理林志明介紹。

對比同級別的ARM架構處理器，RISC-V處理器在性能與功耗上的表現更有優勢。兆易創新攜手芯來科技量產的全球首款通用MCU，相比ARM內核的同類產品，性能提升了15%，動態功耗降低了50%，待機功耗降低了25%。芯來科技聯合創始人兼COO徐來表示，RISC-V沒有歷史包袱、沒有ARM多年維護的冗餘代碼，是RISC-V能實現高性能、低功耗的主要原因。

02

本質是自由和開放

或許不少開發者入局RISC-V，是出於ARM高昂的授權費，但入局後卻發現，其實除了低成本，RISC-V還是個「寶藏男孩」。這個寶藏就在於：自由與開放。

「RISC-V的本質是自由，它並不是ARM的廉價替代。」 TBSI教授、RIOS實驗室副主任、RISC-V國際基金會董事譚章熹說：「RISC-V是模塊化的指令集架構，可以像搭積木一樣實現各種需求，同時能根據不同應用進行擴展，這是ARM無法實現的。」

這為開發者提供了更多可能，開發者可以根據需求靈活定製晶片。廣芯微為ZETA標準開發了RISC-V專用處理器，結合縱行科技的ZETag雲標籤，在晶片、嵌入式軟體、協議棧以及應用程式上可以做到完整閉環，無需二次開發就能形成完整解決方案。

「CPU很重要，但CPU周圍的東西也很重要。就像一級方程式賽車，每站比賽，車隊都要對車輛進行調整。引擎固然重要，但決定比賽結果的，往往是能否調整到適應比賽當天的狀態。」譚章熹形容道，「相對於硬體生態，RISC-V的軟體生態要發展得晚一些。」

至於部分人擔心的RISC-V自由與開放下產生的碎片化問題，包雲崗反而持樂觀態度：「碎片化本身就是行業需求，網際網路應對碎片化的方式是快速開發App。中國手機App已達449萬個，之所以能快速開發這麼多App，就是通過敏捷設計與開源開放，讓App開發門檻降低。晶片領域也是一樣，RISC-V要應對碎片化需求，就要找到類似開發App的快速敏捷方式，縮短周期。這也是學術界正在努力的方向。」

2019年，RISC體系發明者、2017年圖靈獎得主David Patterson在清華-伯克利深圳學院（TBSI）創立了RISC-V國際開源實驗室RIOS。2020年7月，RIOS實驗室發布了全球首個可運行Linux的全開源RISC-V微型電腦系統PicoRio，標誌著RISC-V的軟體生態建設大大推進。目前，RISC-V基金會已吸引了IBM、威騰電子、英偉達、高通、谷歌、華為、阿里等500多名會員，其中15%來自中國。RISC-V生態建設從未停下腳步。

03

希望中國學界

更多投入RISC-V研究

相比於國內業界對RISC-V的高關注度，國內學術界的研究還遠遠不夠，這一直是包雲崗積極呼籲的。

「去年，我最大的感觸是，開源硬體（晶片）在美國已經成為一種共識。後來，我在擔任IEEE MICRO Agile and Open Source Hardware（《敏捷設計與開源硬體》）期刊客座編輯時，共收錄了13篇論文，其中10篇來自美國，1篇來自加拿大，1篇來自德國，只有1篇來自中國。」包雲崗說，「我對這13篇論文進行了分類，其實開源晶片有很多方向值得研究，包括設計框架、平臺、驗證等領域，希望業界也可以把他們的需求反饋給學術界，讓學術界不僅僅進行單純的『論文到論文』研究。」

作者／IT時報記者 錢奕昀

編輯／挨踢妹

排版／馮誠傑

圖片／東方IC Pixabay

來源／《IT時報》公眾號vittimes

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