每年的滴水湖中国RISC-V产业论坛之上,都会有基于RISC-V指令集做芯片的企业做各类产品发布。这个论坛可以看作RISC-V生态发展的风向标。今年的新品除了AIoT芯片,我们认为让人眼前一亮的是基于RISC-V指令集的PC处理器。从这颗来自赛昉科技的昉·惊鸿8100(JH8100)聊起,我们再来看看时隔一年,RISC-V的生态又有了哪些新进展。

现在每年的滴水湖中国RISC-V产业论坛(以下简称为滴水湖论坛)之上,都会有基于RISC-V指令集做芯片的企业做各类产品发布。这个论坛某种程度上,可以看作RISC-V生态发展的风向标。

去年有10家企业做产品发布时,国际电子商情就基于芯片产品的类型和应用方向做了RISC-V生态发展的简单判断。当时的圆桌环节,戴伟民博士(中国RISC-V产业联盟理事长;芯原股份创始人、董事长兼总裁)还在问“3年之内,RISC-V将在哪些应用领域优先起量”——这个问题的前置条件在于RISC-V还处于新生阶段。

今年的圆桌上,戴伟民抛给台上嘉宾的首个问题已经变为“RISC-V目前在哪些应用领域/场景已经可以完全落地”,从圆桌问题的这种转变就能一定程度体现RISC-V生态在悄然发生变化了。同去年一样,再度汇总今年滴水湖论坛的企业产品发布如下:

虽说这个数量的产品发布并不能完整述说生态走向,不过有兴趣的读者可以对比去年的芯片产品发布。除了应用领域在变宽,以及和去年一样都有通用MCU、车规MCU、语音处理与计算机视觉相关AIoT芯片,我们认为今年让人眼前一亮的是出现了基于RISC-V指令集的PC处理器。

从这颗来自赛昉科技的昉·惊鸿8100(JH8100)聊起,我们再来看看时隔一年,RISC-V的生态又有了哪些新进展。本文不会对以上发布的所有新品做详细介绍,对其中任意芯片新品感兴趣的读者可关注电子工程专辑的详细报道。

 

正向高性能市场扩张?

过去一年我们花过不少笔墨去谈Arm的生态发动向:简单总结,Arm最早完全是由低功耗起家的,而且这家公司早前应该也完全没有想过去触碰高性能市场——不仅是Arm公司本身,过去十几年的研究paper也普遍认为,低功耗和高性能是两个泾渭分明的领域。

即便六七年前在移动市场已经风生水起的Arm,曾试图把触角伸到数据中心,最终却也是以几近全军覆没的方式告终的。

但近两年伴随着Arm特别针对数据中心卷土重来的Neoverse产品线问世、亚马逊云自研Graviton处理器开始在某些实例中工作、苹果的M系列芯片用到自家的Mac电脑,以及英伟达发布应用于HPC领域的Grace芯片这4个标志性事件,彻底粉碎了低功耗与高性能分属不同系统的说法。

DigiTimes近期的报告来看,2023年采用Arm架构处理器的PC笔记本电脑出货量预计会达到13.9%的份额——虽然其中主要的贡献力量还是苹果MacBook和谷歌Chromebook,但要知道2年前这个数据还只有1.4%。同时Canalys更是预测2026年Arm PC市场份额能达到30%。

戴伟民在论坛圆桌环节还给出了Omdia的数据,2022年Q2全球服务器出货量340万台,Arm在其中所占份额已经达到了7.1%,这个值也是史无前例的。

这些数据能够表明至少从当前态势来看,Arm原本安居低功耗领域,到现如今已经要往高性能方向走,意欲拿下原属x86的PC、服务器、HPC市场了。但实际上,这条路走得也并不容易,且持续时间至少是以十年为单位计的(以苹果为参考,2010年发布自家首颗手机芯片A4,2020年才让M1用到了Mac上)。

但在今年的滴水湖论坛上,赛昉科技就发布了“全球首款适合主流笔记本/mini-PC应用的RISC-V芯片”昉·惊鸿8100(JH8100)。RISC-V这个词火爆也不过是这两年的事,滴水湖论坛也才举办到第二届;毕竟消费电子大头的手机、PC这类市场对生态发展要求非常高;虽然前两个月市面上刚刚出现了基于平头哥TH1520的RISC-V笔记本,JH8100的即将问世还是让人感到RISC-V的生态发展速度显著快于指令集前辈们。

上面这张图给出了JH8100的主要配置信息,其中关键在于CPU部分基于RISC-V Dubhe核心。JH8100 SoC的其他配置信息还包括支持DDR4/LPDDR4/4x,GPU支持OpenGL ES 3.x/Vulkan 1.0,AI单元算力2TOPS;组成部分里,有不少是来自芯原的IP,比如其中的NPU和Codec编解码器。

这里很多人关注的Dubhe(昉·天枢)应该是在去年底由赛昉科技发布的,当时就说这是目前全球最高性能的RISC-V处理器核心。

Dubhe的主要配置包括2GHz主频,以12nm台积电工艺为设计目标;超标量外加乱序执行设计,12级流水线,支持Vector矢量扩展和Hypervisor虚拟化扩展;赛昉科技表示其SPECint2006分数在8.9/GHz,Dhrystone 6.6DMIPS/MHz,CoreMark 7.6/MHz。

赛昉科技的Dubhe对标的微架构乃是Arm Cortex-A76——这是个到目前来看都还挺经典的设计方案,不仅是很多人所熟知的手机芯片,Arm面向服务器的Neoverse N1的核心主体都和A76非常相似;高通面向笔记本的骁龙8cx Gen 2,CPU大核部分也是A76。赛昉科技认为,Dubhe的问世是RISC-V处理器设计从简单的IoT控制器转向高性能应用的里程碑。

从JH8100的配置信息来看,这颗SoC的CPU部分是大核Dubhe加上小核——名为SlimDubhe。有关Dubhe微架构的细节信息,目前我们仍然知之甚少;而小核SlimDubhe从名字来看猜测是相较Dubhe大核更窄的一种微架构。

尤为值得一提的是,上海赛昉科技有限公司资深产品总监赵晶说,大小核的cache coherency之类的工作很难做,所以其中特别加入了Starlink 1.0——这是个针对多核计算芯片开发的低功耗一致性NoC(片上网络),是用2个CPU簇的基础,可达成cache cohenrency同步;而且Starlink技术会持续迭代,“未来满足更多的CPU cluster集成”。有关这项总线技术的高IO性能、LLC的ECC支持等更多特性见上图。

JH8100的目标市场有三大块,分别是IT基础设施(mini-PC、笔记本、小型客户端等);工业/行业领域国产化替代(工控机/行业板卡)、消费领域(NAS、Chromebook)。

赵晶也谈到基于JH8100构成更高层级的系统应用时,会有怎样的配置;以及配套软件开发计划和生态——包括操作系统、驱动、各种库和应用的移植等等工作,详细进展如下图所示。其实从这张图来看,JH8100及这条产品线的更新和周边基础设施搭建,都是个十分庞大的工程。

JH8100应该属于Dubhe的首个实践了,而且在应用方向上突破了IoT,颇有朝高性能走的意思——虽然就配置表和生态完善程度来看,现在就要替代主流IT基础设施和消费类PC还不大可能,尤其生态上——仅是操作系统层级的问题就不容易解决,但对于RISC-V生态而言已经是相当程度的突破了。

而且我们还真没有想到,RISC-V对于这一市场的布局速度会这么快;赛昉科技甚至都已经在生态方面有了一点初步成果。虽然赛昉给出有关Dubhe和JH8100的细节信息还是比较少,这颗芯片还真是相当令人期待的——JH8100的推出时间预计是在明年年中。

 

数据中心有机会吗?

实际上,在赛昉科技规划的路线图上,2024年以后还会有更高性能定位的产品问世。这就和Arm从低功耗起家,最终走向高性能有点儿相似了。不过从Arm的历史经验来看,现在就展望RISC-V的数据中心市场是不是还有些为时过早?毕竟RISC-V相较于Arm、x86这样的前辈还显得非常年轻。

不过在圆桌环节,北京嘉楠捷思信息技术有限公司副总裁汤炜伟说:“一个新的架构想渗透到某个领域中,往往是‘从低向高’渗透的,IoT→智能手机→PC→服务器——确实一般是这样的路线。”

“但Arm在服务器上开始替代x86,我感觉这个时间是要快于Arm在PC上替代x86的。其实亚马逊(的Arm芯片)部署在服务器上,相比于苹果电脑用Arm芯片更早。”汤炜伟说,“服务器的最终使用者还是B端,而PC、智能手机属于C端。”

“C端的特点就是软件需要非常完备、使用友好,产品才能被广泛认可。”“而服务器软件栈的宽度要窄一些,只要解决了集中软件的问题,其实就能带来市场突破。”“RISC-V会更快一点渗透服务器,而不是PC。”“Networking、storage、大数据、高性能计算、AI等,不同的software stack还是很多的。但只要解决了一两种就能起量。初创公司是有机会的。”

RISC-V往数据中心发展还真是有迹可循的。戴伟民特别提到了当下RISC-V服务器代表型企业Ventana——这是2018年才创办的一家美国公司。今年8月份美国版EE Times还报道了Ventana最新一轮融资5500万美元。

当时Ventana创始人兼CEO Balaji Baktha在接受采访时就谈到Ventana正与Intel紧密合作,准备把基于UCIe的chiplet高性能芯片产品带到市场上——其首颗UCIe产品会在明年下半年流片。

“RISC-V达成了无与伦比的灵活性和定制性,这在行业内是独一无二的。我们也从客户那里看到他们对于高性能RISC-V解决方案的支持和需求。”Bakatha说。在Ventana诞生之初,他就提到过选择RISC-V做高性能处理器的原因在于灵活与可扩展性,对于解决特定垂直市场的问题会很有帮助;而且不需要指令集授权的昂贵成本。

戴伟民在圆桌探讨过程中援引了投资机构ARK Investment的数据,“到2030年,Arm和RISC-V可能成为新的处理器标准,在云业务领域取代英特尔x86架构”;“Arm+RISC-V的组合所占据的服务器市场份额,将从2020年的零,增加到2030年的71%。”

这则数据应该是来自ARK Investment去年发布的Big Ideas 2021白皮书。71%这个值听起来还是挺惊悚的。一般来说,咨询或研究机构仅基于当下市场发展趋势做判断,并不考虑未来变量。

我们对于Arm和RISC-V在高性能市场的发展潜力没有这么看好,毕竟x86近两年也在飞速发展。但大体上前两者蚕食后者在数据中心的份额是共识。而且ARK Investment其实在这份白皮书里也预判了加速器(尤其是GPU)在数据中心内价值占比未来的显著提升,和对CPU主体地位的彻底颠覆,这一点和我们的认识相同。实际上这方面的变化对RISC-V而言也是更加利好的。

 

RISC-V联盟的两个关键工作

现在我们当然还无法明确给出RISC-V于PC、服务器这样要求高算力的市场是否有机会,毕竟Arm也曾在试探过程中途扑街过。滴水湖论坛圆桌环节的几位嘉宾也普遍赞同,RISC-V在需要大生态支撑的领域,还需要时间;珠海昇生微电子有限责任公司创始人、CEO阳昕就认为,即便是通用MCU领域,RISC-V的发展也有难度。

不过其实从论坛探讨的问题,包括RISC-V在服务器上是否有机会,就能够发现相比去年同期探讨RISC-V话题,其发展程度已经不可同日而语。

比较有趣的是戴伟民在谈中国RISC-V产业联盟的后续工作时,说到的关键:“中国RISC-V产业联盟究竟做得怎么样,第一是看几年后多少颗芯片是真正在用RISC-V的;第二是多少学生毕业之前上过RISC-V的课。我觉得看这两个目标,我们多多少少是取得了一点成就的。”

在论坛上致开幕词的时候,戴伟民就公开了去年在第一届滴水湖论坛上发布的10款RISC-V芯片产品的出货量情况。我们在看到诸如去年芯昇科技发布的CM32M4xxR系列MCU出货量已经达到百万颗量级、启英泰伦科技发布的Cl1122智能语音AI芯片超千万出货量、赛昉科技的高性能JH7110也已经出货数万颗,就能觉察到RISC-V的发展速度的确非常快。

“新一届我们做的事情有两件,第一是要解决专利相关的问题,第二是解决碎片化软件生态的问题。”戴伟民说。

有关其中的专利问题,圆桌环节还特别请到了上海恒锐知识产权服务有限公司执行主任黄海霞,特别去谈RISC-V生态内可能面临的专利风险。比如说工作上要明确RISC-V生态内的企业不应掉入专利内斗的陷阱,以及现有联盟成员在面临专利侵权的风险时,如何去解决问题。

而第二个生态碎片化问题,虽然听起来像是老生常谈了,但戴伟民明确了多样化(segmentation)和碎片化(fragmentation)的差异。多样化是RISC-V生态本身的优势,但碎片化——当每家芯片企业——尤其是同一个行业内的不同芯片企业都去发展自己的扩展指令和各自的独有工具链,则对整体RISC-V生态发展会起到抑制作用。

这一点我们也在过去的文章里有过探讨,Arm时代的Linaro是个值得借鉴的范例;避免这个维度的碎片化,要求在软件层面将共通、有共性的部分做出标准和统一,这是像RISC-V产业联盟可以牵头去达成的。“我希望这两个关键问题,是这届联盟要去做的。”戴伟民说。

这两个工作方向的未来执行程度和细则虽现在还未为可知,但这两个问题的提出就多少已经说明了RISC-V正步入正轨:当去年还在谈怎么“起量”的问题时,今年就已经在说避免专利侵权风险了,这是迈出了一大步的体现;因为后一个问题是步入正轨之初才会去思考的。

当然如果一定要向本文主题靠拢的话,其实在RISC-V走向高性能市场之路的过程里,这两个问题是必须解决的。一方面,PC、服务器乃至HPC之类的市场对于生态的高要求与RISC-V如今主场的IoT差异甚大;另一方面,高性能市场的现有市场参与者,任意一个拿出来那都堪称早在专利官司中身经百战了。

所以我们是能够从中看到RISC-V生态在走向有序的。大概是x86、Arm也都提供了足够多的前期经验。

 

最后给出论坛现场,就几个关键问题的现场观众投票结果(下图),我们认为还是有参考价值的。比如说“RISC-V目前在哪些应用领域/场景已经可以完全落地”,观众票选第一的“无线连接芯片”其实也正是这次滴水湖论坛企业发布活动中,发布最多的RISC-V芯片类型,包括酷芯微电子、泰凌微电子、芯昇科技、纽瑞芯科技在内的至少4家企业发布了无线通信芯片。

还有如“RISC-V在高性能应用领域发展的关键驱动因素”,我们并未在前文中探讨相关地缘政治、信息安全之类的变量,观众票选首个驱动因素的“安全可控”大概也需要作为RISC-V未来是否有机会真正走向高性能的一大考量因素。

活动展示区部分基于RISC-V芯片产品:

▲泰凌微电子此次发布无线连接SoC系列中的TLSR9517C,支持蓝牙Classic、蓝牙LE Audio、超低延迟音频;泰凌微着重在宣传其RF性能出色

▲泰凌微电子TLSR9218B,支持蓝牙mesh、Zigbee、Thread、Matter、HomeKit、Apple Find My

▲泰凌微电子展示的demo,Auracast广播音频方案;另外后方还有个Matter互联互通应用demo

▲来自时擎科技的智能语音芯片AT1000,支持语音交互和控制,支持各类AI算法、语音处理/识别算法,Blaster智能处理器100GOPS算力,能效比1.5TOPS/W;似乎也支持摄像头输入

▲AT5000支持3D视觉处理,包括双目或ToF,支持各类AI、CV和语音处理/识别算法,其上有个Bumble-bee处理器,这个IP应该是来自芯来科技,0.6TOPS算力,能效比2.5TOPS/W;双路1080p摄像头输入支持,加高性能ISP,支持H.264编码和LCD显示

▲时擎科技展台展示的对讲门铃产品,基于其AT1601芯片

▲时擎科技展台展示的拾音器,基于AT1601

▲时擎科技展台展示的“会议宝”,是个全向麦克风,基于AT1611

▲时擎科技展台展示的降噪demo,同样是基于AT1611

▲时擎科技展台展示的对讲机设备

▲时擎科技的信芯U+超画质芯片,是个明星产品,海信电视似乎就用上了这颗芯片

▲纽瑞芯科技的NRT81630芯片,是个1T1R UWB定位通信芯片,支持11个UWB通道,覆盖6.5~10GHz频带,多芯先进封装,集成UWB PHY/MAC协议和测距定位算法,场测测距精度1cm。这次活动上纽瑞芯科技的产品发布还是相当惊艳的,主要是源于其UWB产品最高测距精度能做到1cm,测距范围达到100m,测角精度1°(30m),测角范围±90°

▲芯原展位展示的第二代数据中心视频转码平台芯片解决方案,其上应用了芯原视频编码器VC8000E/解码器VC8000D,最大支持8K分辨率AV1、H.264、HEVC、VP9等格式的视频转码;支持YUV/RGB的视频raw数据输出;其上还有芯原NPU-VIP9000LD-M3,以及2D图形处理器GC620SP

▲集成了RISC-V CPU核的北斗导航SoC芯片

责编:Illumi
  • 只要有需求有客户,架构啥的问题不是很大
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