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來源：半導體行業觀察 PC、移動互聯網、物聯網、人工智能……一輪又一輪技術應用熱潮的背后，是一代又一代計算芯片架構的此興彼落。其中，開源的RISC-V架構正以其逐漸繁榮的開放生態，進入更廣泛的應用領域，成為CPU架構的“第三極”。而其中，中國企業正成為RISC-V生態中不可忽視的重要“玩家”。 在此背景下，3月14日，由阿里達摩院舉辦的2024玄鐵RISC-V生態大會在深圳舉行，匯聚業內精英，共同探索RISC-V在技術創新、應用拓展、生態合作等多層次多領域融合發展的有效路徑。 RISC-V，打造CPU領域“第三極” 在CPU領域，產業格局曾經歷了這樣的發展歷程：在PC時代，依托Intel等少數巨頭的強大技術實力，完全封閉的x86架構成為了PC和服務器的主流架構。而進入移動互聯網時代后，更豐富的應用場景讓生態的概念愈發重要，采用IP授權模式、“半開放”的Arm架構成功“上位”。 移動互聯網之后，隨著物聯網、人工智能等技術應用熱潮此起彼伏，業界正期待一種完全開源、依托開放生態的全新選擇，而擁有開源、精簡、模塊化等諸多優勢的RISC-V，正由此開始備受行業追捧，成為搭建計算生態的“第三極”。 對芯片設計企業而言，相較于完全封閉的x86架構和需要不菲授權費用的Arm架構，RISC-V的開源模式能夠大幅降低芯片設計的周期和成本，并依托越來越繁榮的生態，迅速覆蓋更多的應用。這些優勢讓RISC-V從最初的被觀望狀態，很快便成為半導體產業的新寵，發展速度遠超預期。 據RISC-V International統計，2022年全球采用RISC-V架構的處理器出貨量超過100億顆，僅用12年就走完了傳統架構30年的發展歷程，預計未來幾年RISC-V采用率將以40%年復合增長率增長，2030年RISC-V架構芯片更有望突破160億顆 在技術創新和市場需求的雙輪驅動下，RISC-V發展潛力盡顯。這個肩負著打破芯片架構“雙寡頭格局”使命的后來者，被寄予與英特爾x86和Arm架構三分天下的厚望。 在此趨勢下，RISC-V不斷強勢擴張自己的“朋友圈”。 蘋果積極轉向RISC-V陣營，Intel業務也延伸至此，高通聯手英飛凌、恩智浦、博世、Nordic等多家芯片巨頭成立新公司，旨在推廣RISC-V架構芯片。 此外，包括新思科技、Meta、Imagination、瑞薩電子等國際廠商都在圍繞RISC-V生態積極布局。以及“硅仙人”Jim Keller的加入，給RISC-V陣營增添了不少底氣。 行業巨頭入局RISC-V，已成為全球技術及市場演進發展的風向標之一。 誰在引領中國RISC-V潮流？ 在RISC-V掀起的潮流中，中國企業毫無疑問已經成為了生態的中堅力量。上文提到的100億顆出貨中，有近一半來自中國，中國的巨大市場將成為支撐RISC-V的重要基地。 中國工程院院士倪光南多次公開表示：“近年來，RISC-V已成為中國CPU領域最受歡迎的架構，為我國掌握芯片產業發展主動權提供了新機遇。中國芯片產業要大力發展壯大RISC-V產業生態，爭取在萬物互聯的新時代中，使得RISC-V發展成為世界主流，形成x86、Arm和RISC-V三分天下的格局。” 多重因素驅動下，國內涌現出一批RISC-V玩家，包括阿里達摩院、芯來科技、賽昉科技、全志科技、博流智能、中科藍訊等產業鏈上下游企業，相繼推出了軟硬件產品和解決方案。 據不完全統計，中國目前擁有上百家公司在關注RISC-V賽道，從IP、芯片到開發板，從工具、編譯器、中間件、程序庫到解決方案，都已有越來越多的企業參與進來，在生態層面全面發力。 中國RISC-V在經歷了從0到1之后，正在進入從1到N的階段。其中，以阿里巴巴為代表的芯片企業率先搶占了先機，是國內最早涉足RISC-V的技術團隊之一。 · 2015年，阿里宣布與當時大陸唯一擁有自主嵌入式CPU IP core的中天微合作研發云芯片架構，這是阿里成立16年以來首次踏進半導體領域，也為后續入局RISC-V埋下了伏筆。 · 2017年10月，阿里成立達摩院，以芯片作為核心研究方向之一。此后，阿里芯片布局版圖不斷擴大。 · 2018年4月，阿里全資收購中天微，之后很快就交出了亮眼成績單，快速研發出的輕量級處理器玄鐵E902，證明了RISC-V的可行性； · 2019年7月，阿里發布當時業界性能最強的RISC-V處理器玄鐵910，打破了RISC-V性能天花板，讓基于RISC-V架構的高性能芯片成為可能； · 2022年11月，阿里發布高能效處理器玄鐵C908，推動RISC-V進入了高能效計算的藍海領域； · 2023年11月，阿里發布三款玄鐵RISC-V處理器：首次實現AI矩陣擴展的C907、滿足Vector1.0標準的C920，以及高性能實時處理器R910，大幅提升了加速計算能力、安全性及實時性，加速推動RISC-V在自動駕駛、AI、企業級SSD、網絡通信等場景的大規模商用落地。 成立6年多以來，阿里達摩院打造出了豐富的玄鐵RISC-V處理器家族，目前已擁有從低功耗、低成本到高性能、高能效的C、E、R系列的9款RISC-V處理器產品家族，廣泛應用于邊緣計算、無線通訊、工業控制、通用MCU等30多個領域及應用場景。玄鐵處理器已成為當前國內RISC-V領域影響力和市場占有率最大的處理器產品系列，出貨量已達40億。 在不斷豐富處理器IP產品家族的同時，達摩院還推出了一系列芯片設計平臺和開發板。 例如，2021年5月，阿里推出RVB-ICE、RVB-D1、RVB2601三款開發板，并公布端云一體軟件平臺，進一步為開發者和企業提供了體驗RISC-V技術的橋梁；2022年8月，阿里發布首個高性能RISC-V芯片平臺“無劍600”及SoC原型“曳影1520”，首次兼容龍蜥Linux操作系統并成功運行LibreOffice，刷新全球RISC-V一系列紀錄。基于無劍600軟硬件全棧平臺，開發者可快速開發RISC-V芯片，推動邁向2GHz高性能RISC-V邊、云應用新時代。 可見，在為各行業提供高性能RISC-V產品，推進RISC-V軟件生態建設方面，阿里達摩院都占據了先發優勢。 RISC-V生態，嶄露頭角 從目前出貨情況來看，RISC-V芯片早些年更多是集中在低算力的MCU市場以及生態依賴性低的物聯網領域。但隨著人工智能的崛起，以及RISC-V架構本身的迭代、深度開發與生態適配，RISC-V已經能夠進入更多的高算力應用場景。 無論是x86還是Arm架構，都是在新興市場和新興應用中成長起來的。RISC-V也要率先找到突破口，形成規�；瘧玫氖痉缎�，再逐漸向更多領域擴展，然后形成一個“滾雪球”似的生態循環。 隨著RISC-V生態完備度及市場需求進一步增長，從IoT市場走向高性能領域是RISC-V近年來的發展主線，也是芯片架構走向主流的重要標志。 在此次生態大會上，生態伙伴展現了RISC-V架構的全方位突破，中國科學院軟件研究所發布基于RISC-V的開源筆記本電腦“如意BOOK”，搭載玄鐵C910處理器，在openEuler操作系統上流暢運行釘釘、Libre Office等大型辦公軟件，首次打通了從底層芯片到操作系統到商用軟件的RISC-V全鏈路。這款產品的發布，加速桌面級軟件應用生態的完善，助力RISC-V邁向通用計算生態。 在電力行業，國網智芯公司基于玄鐵處理器研發面向工業應用的高能效、高安全、高可靠的AI芯片，可用于變電智能巡視、源網荷儲協同調度等場景，全面賦能數智化電網建設；在ICT領域，中國電信研究院采用玄鐵RISC-V研發云桌面、AI邊緣盒子等新硬件，助力打造“端-邊-云”全面應用；在機器人方向，亞博智能推動RISC-V首次進入ROS機器人領域，基于玄鐵處理器的Mlik-V Meles開發板研發SLAM建圖與避障導航小車；潤開鴻聯合達摩院在玄鐵RISC-V上更好地發揮了OpenHarmony分布式技術應用優勢，落地金融、交通等行業。 在2024年玄鐵RISC-V生態大會上，達摩院宣布玄鐵處理器家族全新迭代升級：玄鐵C907首次實現矩陣運算（Matrix）擴展，為未來AI加速計算提供更多選擇，并將集成到其他玄鐵處理器中；下一代旗艦處理器C930也將將持續向更高性能演進，顯著提升AI計算處理能力，預計將于年內推出。 一系列動態和成果，呈現出RISC-V性能不斷突破邊界，以及行業上下游產業鏈的發展速度和全面布局態勢。在行業廠商的共同努力下，RISC-V處理器的可用性及覆蓋面大大提升，助力其從一個象牙塔的基礎架構，真正走向市場化發展。 在創新應用層面，RISC-V市場正在給人一種遍地開花的感覺，每個領域幾乎都有很多新的嘗試。2023年，達摩院提出“所有芯片，都值得用RISC-V做一次“的號召。 另外，達摩院針對行業伙伴還推出了“玄鐵優選伙伴”、“玄鐵優選芯片”以及“社區開源貢獻獎”三個重要獎項，以感謝在RISC-V技術推廣、生態建設中有著卓越表現的機構、企業和社區開發者。這些獎項不僅是對獲獎者技術創新的認可，更是對整個RISC-V生態發展的重要推動。 RISC-V的蓬勃發展，需要全球創新協同。從芯片生態，到基礎軟件生態，再到應用和終端生態，達摩院正在連接各大生態體系，讓開發者和合作伙伴都能更好地使用和發展RISC-V技術。 繁榮生態支持商業化落地 此次生態大會上，還值得關注的是達摩院牽頭發起的“無劍聯盟”。對于一個開源生態而言，商業化落地能力至關重要。通常，我們評價一個生態是否繁榮，生態中的企業能否更好、更快地實現產品商業化落地是關鍵的評價標準之一。 此次成立的“無劍聯盟”正是為了幫助RISC-V生態企業實現更快、更好的商業化落地，旨在構建開放、協同、普惠的RISC-V芯片商業服務體系，幫助芯片公司加速技術轉化過程，降低開發成本與風險，取得更大的成功。 為此，達摩院聯合Imagination、電信研究院、新思科技、Arteries、中移芯昇等產業鏈上多家核心企業，面向應用領域，圍繞玄鐵CPU實現更深度的軟硬件協同，為企業提供從芯片設計到制造的全鏈路商業能力，實現高效解決方案，全加速進RISC-V產業化進程，探索RISC-V商業合作新范式。 針對構建產業新范式的無劍聯盟，Arteris表示 ：“RISC-V 對未來半導體所需的應用定制化提供了無限的可能性。Arteris提供片上網絡（NoC）互連 IP 和 IP 部署技術，加速基于玄鐵CPU的SoC開發和集成，從而幫助客戶實現快速的高性能和高能效SoC設計流程，降低成本。” Imagination也指出，通過提供成熟領先的GPU和NNA解決方案，與玄鐵CPU處理器之間實現更高效的協作，從系統層面提升效率。與玄鐵構建從SoC原型設計到解決方案的全鏈路合作，推動RISC-V桌面級應用成為現實。 聯盟成員將通過全鏈路的開放合作，互惠共贏的商業機制，緊密推進IP協同、工具鏈優化、操作系統適配、解決方案拓展、應用推廣等工作。 不難理解，對于正在上升期的RISC-V架構技術而言，只有更多的開發者、企業使用和參與進來，才能共同推進生態進步，讓這一技術在芯片和操作系統等軟硬件層面發展起來。 “無劍聯盟”作為RISC-V產業化的加速器，旨在幫助每一家芯片公司取得更大的成功。 玄鐵正引領RISC-V步入生態繁榮前夜 回溯發展歷程，RISC-V在證明其商業化價值的路上不可謂不快。在IoT市場站穩腳跟后，快速向更高性能、更加縱深的方向去發展。 當前，RISC-V的出貨量已經足以證明其具有良好的商用場景，并且已經完成了從IoT單點突破向各領域多點開花的生態跨越，RISC-V步入生態大繁榮的前夜。 在RISC-V生態“拼圖”上，一些玩家正在積極參與，工具鏈逐漸成熟，軟件功能也越來越完善。同時，也看到了很多知名開源社區，開源操作系統發行版等都開始支持RISC-V，把其當作Tier1的指令集來支持。 在這一系列生態成果背后，阿里達摩院功不可沒。 除了上述硬件產品的豐富布局和性能突破之外，軟件生態是達摩院的又一勛章，持續改善RISC-V在多應用市場的生態匱乏問題。 主導RISC-V與安卓融合，全面適配主流操作系統 在軟件生態上，阿里作為先行者做出了前無古人的嘗試。 從2020年開始，阿里內部啟動了玄鐵C910處理器兼容安卓系統的項目，并在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，在全球范圍內首次流暢運行安卓系統的基礎功能。 這一成果已成為RISC-V歷史上的標桿事件之一，也極大地提振了行業信心。 2022年，谷歌與阿里達成貢獻者許可協議，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，玄鐵RISC-V移植安卓的代碼還被安卓AOSP社區收錄進系統源代碼，這是安卓官方首次對RISC-V架構的原生支持。2023年10月，谷歌正式官宣安卓全面支持RISC- V架構。 
在適配安卓過程中，阿里累計進行了12萬余行代碼的修改，對73萬余個testcase作了測試，在推動RISC-V正式接入安卓開源生態的過程中發揮核心作用，谷歌安卓官方接受的首批RISC-V補丁就來自阿里巴巴。首款基于RISC-V的安卓設備也將于2024年大規模商業化落地。 與此同時，阿里還大力推動RISC-V軟硬件生態的發展，目前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、Linux、OpenHarmony、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龍蜥、統信、openKylin、openEuler、創維酷開系統、RTT等操作系統，并在百余款量產芯片中得到了應用，真正放大了RISC-V的應用想象力。 據了解，基于玄鐵處理器，RISC-V已跑通釘釘、福昕PDF、搜狗輸入法等商業應用，持續擴大RISC-V的軟件應用生態。2023年，在openKylin操作系統的支持下，玄鐵與釘釘合作完成了對釘釘2.7萬個文件、17個第三方庫的編譯，同時突破了Qt、CEF等關鍵軟件框架的兼容性問題，使得釘釘成為第一個在RISC-V上跑通的商用IM產品。 阿里在全面適配主流操作系統中取得的成果，意味著RISC-V已經完全有能力通過云、邊、端等不同操作系統承接軟件應用，上層應用開發者0代碼即可順滑實現架構兼容。 總的來看，RISC-V芯片生態與操作系統等基礎軟件生態正加速融合。 堅持開源開放，推進普惠算力 另一方面，為加速生態開放與協同創新效率，阿里在2021年云棲大會上將玄鐵RISC-V系列處理器與基礎軟件面向全球開源。 截至目前，阿里達摩院以玄鐵處理器為中心，初步構建起一個開放的、活躍的RISC-V生態網絡。阿里堅持開源開放，玄鐵C910一面世就對外開放，MCU芯片設計平臺“無劍100 Open”也已開源，2021年阿里還宣布包括玄鐵E902、E906、C906、C910等4款量產處理器IP開源，以及基于OpenXuantie的多操作系統的全棧軟件及工具。 阿里是RISC-V領域第一家全棧化開源的公司，通過全面“交鑰匙”的方案，加速了軟硬件技術的協同發展，有利于更快觸達應用層面，進一步推動RISC-V架構走向成熟。 未來，阿里將繼續連接生態內的開發者和不同伙伴，推進RISC-V生態與更廣泛的生態體系融合，與各界共享普惠算力技術的紅利，持續貢獻開放生態及社區。 玄鐵RISC-V進展不斷 在剛剛過去的2023年，達摩院玄鐵RISC-V生態進一步發展： · 2023年3月，阿里首次完整推出基礎軟件三件套——編譯器TAC、編譯環境CDK、部署工具集HHB，在軟件工具及應用層面大大提升RISC-V開發環境及工具棧效率。 · 5月，阿里聯合谷歌、英特爾、高通等全球13家企業共同發起全球RISC-V軟件生態計劃“RISE”。與跨行業伙伴加強協同合作，旨在加速RISC-V軟件生態建設及應用商業化進程，推進RISC-V軟件生態的繁榮發展。 · 8月，阿里玄鐵聯合38家企事業單位共同發起RISC-V工委會，并當選首屆輪值會長，共同推動軟硬件標準和行業應用體系構建。 · 8月，阿里發布了首個面向多媒體AI增強場景的RISC-V全棧軟硬件平臺。 所謂“時勢造英雄”，回顧指令集發展歷程不難發現，無論是Wintel（Windows+Intel），還是AA聯盟（Android +Arm），以及那些早已凋零的MIPS、PowerPC等芯片架構，決定競爭終局的或許從來不是技術本身，還離不開豐富的上層應用、高效的軟硬協同以及爆發的市場需求等在內的生態考驗。 RISC-V同樣如此。 以阿里為例，基于玄鐵處理器，達摩院持續發展RISC-V全棧技術，已完成了從處理器IP到芯片平臺、編譯器、工具鏈等軟硬件技術的軟硬件深度融合。 此外，達摩院在深化產業生態方面持續發力，一方面將RISC-V技術鏈條上從事芯片、工具、基礎軟件、應用等各個環節的從業者連接起來，構建開放的生態，實現高效的技術迭代；另一方面，則將RISC-V與已有生態連接在一起，包括安卓、Linux等開源生態，以及企業主導的生態等。 生態成績的背后，是達摩院玄鐵多年來圍繞產品技術研發、軟件生態及標準化建設等多方面的投入，降低各行業擁抱RISC-V的門檻，通過提供芯片落地的全鏈條服務，幫助合作伙伴縮減芯片研發成本及時間，幫助廠商一起進行下游應用推廣，加速量產落地。 可以說，阿里在構建RISC-V芯片生態上邁出了重要一步，給行業打造了一個成功的范本，引領了芯片行業的新趨勢，進而吸引國內外科技企業和機構紛紛涌進RISC-V賽道。 生態的壁壘在于“雙邊規模效應”，即采用RISC-V架構的芯片越多，圍繞在RISC-V架構的軟件開發者和用戶也就越多，反過來新的芯片公司和開發者也就更傾向于RISC-V架構。這也是RISC-V軟硬件生態齊頭并進的主要因素。 RISC-V漸入佳境，走向生態“深水區” 在RISC-V良好的發展勢頭下，各國政府的關注力度更是把該技術的研發推向了高潮： · 印度政府資助的相關項目開始向RISC-V 靠攏，讓RISC-V成了事實上的國家級指令集； · 巴基斯坦政府也宣布將RISC-V列為國家級preferred architecture； · 2022年6月，俄羅斯數字發展部宣布將大力扶持RISC-V處理器的發展； · 歐盟在2022年9月發布《關于建立歐洲開源硬件、軟件和RISC-V技術主權的建議和路線圖》報告，聲稱支持RISC-V與開源硬件； · 2023年底，巴塞羅那國家超級計算中心 (BSC-CNS) 展示了基于RSIC-V架構的新型Sargantana芯片，鞏固了BSC在歐洲RISC-V開源計算技術研究領先地位的關鍵一步。 ... 無論是各地興起的RISC-V熱潮，還是從全球芯片巨頭的態度和布局中都能看到，RISC-V必然是一個重要選擇。 RISC-V之父、圖靈獎得主David Patterson也表示：“RISC-V是一個全球現象，有超過60個國家的開發者們在研究它，幾年后RISC-V將無處不在！”他甚至斷言，到本世紀末，未來產品開發的主導ISA將是開放的RISC-V架構。 這不僅是一個趨勢，更像是一場技術革命的爆發。 SHD Group預計，2030年基于RISC-V的SoC營收更是預計高達920億美元，復合年增長率高達47%。
展望未來，我們有理由相信，RISC-V與Arm和x86將會在競爭過程中逐漸找到適合自己的定位，不斷融合、互相借鑒、長期共存，形成“三分天下”的局面，在各自擅長的領域發揮優勢。 至少，從目前來看，RISC-V已經成為Arm和x86架構之外的“第三極”。 |
