2021年可以说是risc-v正式发力的一年,如今的risc-v相当于仅次于x86和arm的第二梯队,却也不乏跻身第一梯队的潜力。去年的risc-v继续开疆扩土,覆盖了iot、数据中心、ai和汽车等领域,也成了不少论坛、会议和发布会的头号话题。这里笔者盘点了过去的一年里risc-v的十大动向,让我们一探去年risc-v又斩获了哪些成果。
开源架构下的开源内核
risc-v作为一个开源架构,自然需要经营其开源生态。正巧今年risc-v迎来了不少开源的内核,比如在今年risc-v中国峰会上发布的香山处理器核。2021年7月,香山已经完成了第一版雁栖湖的流片,采用了台积电的28nm工艺达到了1.3ghz的主频。而近日,香山终于完成了第二版南湖的流片,在台积电14nm的工艺节点下达到了2ghz的主频。整个香山开发团队还为该处理器开发了多套工具,虽然目前香山还无法与主流arm核心匹敌,但其团队目标是在未来通过迭代优化达到arm a76的水平。据悉香山的第二期联合开发工作也有字节跳动这样的大厂参与,相信这个目标是有望达到的。
香山处理器 / 中科院
与此同时,阿里旗下的平头哥在2021云栖大会上宣布开源四款玄铁risc-v处理器核,分别是e902、e906、c906和c910,且一并开放一系列工具和系统软件。这四款内核覆盖了低中高场景,也支持alios等一众系统。平头哥声称后续也会进一步开放更多的ip和处理器,进一步降低risc-v生态下设计开发的门槛。
高性能处理器频出,对标arm
其实要说高性能,上文提到的香山其实已经是一个不错的例子了,但商用化的risc-v往往需要更强劲的性能,为此不少头部risc-v公司仍在追求性能更高的处理器。sifive于去年12月公开发布了p650处理器,并声称这是目前商用可授权risc-v处理器中性能最高的。p650应用处理器采用了13级流水线4发射的设计,specint2006性能超过了11/ghz,与上一代p550相比提升大于50%。sifive表示,即便与arm a77相比,p650也有显著的ppa优势。
p650原理图 / sifive
赛昉科技则在去年底发布了高性能内核昉·天枢,该核心基于台积电12nm工艺,可达到2ghz的主频,specint2006 8.9ghz,dhrystone 6.6 dmips/mhz、coremark7.6/mhz,这个性能也超过了过去玄铁910的7.1 coremark7.6/mhz。imagination同样在去年公开了旗下risc-v cpu产品线catapult,其中包括动态mcu、实时嵌入式cpu、高性能应用cpu和主打功能安全的汽车cpu,而首个mcu产品已经在imagination的高性能汽车gpu中出货。
hpc和ai领域的香饽饽
初创公司esperanto于去年推出了千核risc-v加速器et-soc-1,面向数据中心的推理应用。该芯片基于台积电7nm工艺,在单个soc中集成了近1100个risc-v核心。据esperanto强调,该加速器与传统的cpu+gpu方案相比,在推荐网络上的性能提升高达50倍,在图像分类上的提升高达30倍,能耗比也提升了近百倍。
有大佬jim keller坐镇的ai创企tenstorrent也宣布在自己的ai soc设计中引入risc-v,在其自研的tensix核心中用到五个risc-v小核,分担计算和协调工作。与此同时,tenstorrent也在打造自己的risc-v处理器ascalon,一个6发射64位的高性能处理器。
火热的硬件生态
risc-v 2021峰会上,赛昉科技正式发布了昉·星光risc-v单板计算机,该开发板搭载了昉·惊鸿jh7100视觉处理芯片。jh7100采用了u74双核cpu,2mb的二级缓存,工作频率达到了1.5ghz。开发板还配备了8gb的lpddr4内存、40pin gpio header,加上jh7100自带的深度学习处理引擎和图像视频处理系统,其硬件资源足以完成各种图像处理和视觉计算工作。
昉·星光开发板 / 赛昉科技
rvboards同样在去年发布了基于全志d1芯片的risc-v开发板哪吒,全志d1采用了玄铁c906内核,主频达到1ghz。哪吒配备了512mb的ddr3内存,并通过rtl82111f和xr829无线模组实现了千兆以太网和2.4ghz wi-fi与蓝牙的支持。哪吒可选择预装debian系统和rvboards opensdk,支持c、c++、rust和python等语言的编程。在这些硬件的支持下,势必会有越来越多的开发者加入risc-v的生态建设。
risc-v汽车芯片开始冒头
汽车半导体可以说是挤破头都难分一杯羹的巨型市场,尤其是对于risc-v这种新生架构,要想完成车规的认证需要一系列繁杂的流程,然而我们却在2021年看到了喜人的进展。去年,瑞萨不仅与sifive达成合作共同研发面向汽车的risc-v方案,也推出了集成nsitexe risc-v协处理器的汽车mcu rh850。
kl530芯片 / 耐能
去年11月4日,耐能发布旗下首款车规级芯片kl530,这也是耐能首款基于risc-v指令集的芯片。kl530集成了耐能新一代的npu和先进的isp,算力功耗比相较kl520提升了2倍之多。这一低功耗高效率的边缘ai芯片,满足了目前l1和l2自动驾驶的应用需求。而去年的滴水湖risc-v论坛上,凌思微电子也公开了旗下车规级risc-v无线mcu le503x,该芯片基于平头哥的玄铁e902。
risc-v指令集新动向
作为一个尚在成长中的指令集,risc-v还有不少处于开发改进中的规范和扩展,比如向量扩展等。去年年底,risc-v国际基金会正式宣布批准15项新规范,扩大risc-v在ai、iot、汽车和机器学习等领域的应用。
这其中比较重要的就是虚拟化,对于目前不少主打数据中心和hpc的risc-v处理器来说,虚拟化是一项关键的功能,方便在云端架构中对risc-v的硬件资源做到物尽其用。
逐步完善的risc-v开发工具
去年10月25日,著名软件工具供应商iar systems宣布,其支持risc-v在linux下的开发部署工具已经通过了tüv süd的功能安全认证,这一认证囊括了iso 26262车规标准、iec 62304医疗标准等国际标准的要求,为risc-v在各种专业领域开发和商业化提供了更快捷的路线。
imperas在去年更新了risc-v仿真器和参考模型,用以支持新批准的规范和扩展。同样是在去年,sifive、codasip以及转投risc-v的mips均选择了与imperas达成合作,利用imperas参考模型来完成risc-v的设计与验证工作。
ric-v出货量与投资猛增
在去年底的risc-v峰会上,risc-v international预估单论2021这一年,市面上的risc-v核心数就已经达到20亿。阿里平头哥公开宣布玄铁系列处理器累计出货超过25亿颗,芯来宣布基于其risc-v内核的启英泰伦ai语音芯片出货数百万颗。据研究机构预计,到了2025年全球risc-v架构的芯片出货量将达到624亿颗,与x86和arm平分秋色。
在这样的庞大出货量和积极的生态下,2021年的资本似乎也更加愿意为risc-v买单。去年8月,赛昉科技完成了a+轮融资,累积融资金额达到10亿元,本轮领投包括国科瑞华和中国互联网投资基金;9月2日,数据中心级risc-v处理器开发公司ventana micro systems宣布完成3800万美元的b轮融资,由美满电子创始人周秀文和戴伟立领投;9月8日,初创risc-v企业睿思芯科完成了数千万美金的a轮融资,本轮领投方包括字节跳动和高瓴创投。
移植和适配工作进行中,risc-v系统软件生态可期
去年年初,平头哥就成功将安卓10移植到了基于玄铁c910的risc-v平台上,实现了基本的系统运行,后续的软件支持还需要sdk等一系列代码移植与优化工作。中科大软件所的plct实验室也在去年透露,他们正在开展chromiumos的移植工作,该系统主要面向笔记本和平板设计。如果这两项系统适配工作后续进展顺利的话,risc-v有望尽情地拥抱当下的安卓生态。
hifive unmatched开发板 / sifive
不仅如此,risc-v也收获了更多linux发行版支持,比如suse就在去年8月宣布加入risc-v基金会,与社区展开合作完成opensuse的移植工作,并提供软件开发工具。arch开发者felix yan也已经通过plct实验室提供的hifive unmatched开发板,在上面成功启动了arch系统。在risc-v和linux两者的密切合作下,linux基金会还合作推出了免费的risc-v课程,为linux开发者提供认知risc-v的窗口。
巨头纷纷将目光转向risc-v
华为海思在去年底发布了一款全自研的模拟电视主处理芯片hi373v110,该芯片采用了海思自研的32位risc-v cpu和liteos操作系统,支持全球各种制式,也支持cvbs/ypbpr/vga/hdmi 1.4信号的输入。作为国内半导体设计的龙头企业,该芯片只能说是牛刀小试,华为如若未来继续投入risc-v开发的话,必将是对国内生态的一大助力。
苹果作为一家全身心投入arm开发的厂商,似乎也在探索risc-v的可能性。去年9月,苹果在其官方招聘页面上发布了一个risc-v资深程序员的职位,负责高性能计算方面的开发,加强并改进ios等系统中的嵌入式子系统。苹果还有一份系统架构师的职位,其中也提到了需要对基于risc-v/arm的系统与工具链有所了解。如此看来苹果还在探索的初期,risc-v有一定可能成为其arm芯片中的协处理器。
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