本文作者:博学多才

阿里玄铁处理器五年:出货量已超40亿颗,RISC-V能否改变主流CPU格局?

博学多才 2024-04-03 82193

本文来源:时代周报 作者:林慢慢

在阿里玄铁处理器问世五年里,我们的世界正被一场科技革命彻底改变。从智能家居到自动驾驶汽车,人工智能正重新定义着我们的生活方式。

3月14日,在2024玄铁RISC-V生态大会上,数百家企业和机构带来了玄铁RISC-V在电力、5G通信、机器人、金融等不同行业的应用创新。硅谷芯片传奇Jim Keller在演讲中指出,“未来我们会迎来前所未见的AI软件应用,而RISC-V有望打造出下一代的AI引擎。”

RISC-V是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构(ISA),是在软件和硬件之间的关键技术,是一套标准和规范。

此前全球芯片主流架构格局由欧美公司垄断。英特尔发明的x86指令集统治了个人电脑和数据中心里的服务器 CPU 市场,但并不对外授权;移动互联网时代,Arm架构通行于智能手机市场,并凭借低功耗优势以及比x86生态更开放的授权模式,构建了庞大的软硬件生态。

过去几十年,英特尔与微软Windows操作系统结盟,Arm则与苹果、谷歌结盟,成为各自市场的事实标准。不过与大多数ISA相反,RISC-V ISA由RISC-V基金会基金会管理,RISC-V使用了最开放的开源协议之一BSD,允许开发者自由、免费地使用、修改和再分发软件源代码,销售基于 RISC-V 开发的产品。

如今历经10年发展,RISC-V已有望成为与x86和ARM分庭抗礼的指令集 “第三极”。过去10年间基于RISC-V的芯片出货量已达到100亿颗。而ARM 指令集芯片达到相同出货量用了近 30 年。

玄铁正是基于RISC-V开发的处理器,达摩院院长张建锋表示“随着新型算力需求激增,RISC-V即将进入应用爆发期。”目前玄铁已授权300多家企业。他表示,“今年下半年,大家就能够在市面上看到第一款基于RISC-V和安卓的终端设备。”

达摩院院长张建锋

出货量已超40亿颗 

相传玄铁重剑是一柄神兵重器,由“天外流星”玄铁制成,剑身如墨,可吸天下暗器。独孤求败四十岁前持此剑无敌于天下。

阿里巴巴“练剑”始于6年前,2018年阿里巴巴开始研发RISC-V,2019年则发布高性能RISC-V处理器玄铁C910。

6年来,阿里巴巴达摩院陆续推出玄铁RISC-V系列9款处理器,从低功耗、低成本到高性能、高能效的C、E、R系列,并应用于边缘计算、无线通讯、工业控制、通用MCU等30多个领域及应用场景。据达摩院提供的数据显示,目前玄铁处理器出货量超过40亿颗。

数据显示,RISC-V从成功研发到出货100亿颗芯片,用了约10年时间,走完了传统架构30年的发展历程。2023年,RISC-V International首席执行官Calista Redmond在RISC-V峰会中表示,未来几年RISC-V采用率将以40%年复合增长率增长,2030年RISC-V架构芯片更有望突破160亿颗。目前RISC-V基金已有高通、NVIDIA和Google等超过4000名成员。

以开源打破芯片封锁,RISC-V对中国尤其重要。在美国政府对芯片出口设置新限制后,用于训练AI大模型和自动驾驶系统的A100、H100等高端GPU都受到影响,另外服务器里也有部分高端 CPU是基于英特尔x86架构。所以开源的RISC-V成为中国企业拿下服务器CPU的重要突破口之一。

就如中国工程院院士倪光南所言:“我们推动开源创新,与世界协同,促进RISC-V生态繁荣,推动构建世界主流CPU领域新格局。”

倪光南院士

目前达摩院玄铁团队正大力推动RISC-V软硬件生态的发展。据达摩院消息,已基本完成国际及国内主流操作系统与RISC-V的全适配,并在百余款量产芯片中得到了应用。在适配安卓过程中,阿里巴巴累计进行了12万余行代码的修改,对73万余个testcase作了测试,谷歌安卓官方接受的首批RISC-V补丁就来自阿里巴巴。

为加速RISC-V产业化进程,达摩院还发起成立“无剑联盟”。联盟成员将基于玄铁处理器共同推进IP协同、工具链优化、操作系统适配、解决方案拓展、应用推广等工作,降低RISC-V开发成本,缩短RISC-V产品及应用上市时间,让终端厂商能以更快的速度找到更适配的RISC-V方案。

在2024年玄铁RISC-V生态大会上,达摩院宣布玄铁处理器家族全新迭代升级:玄铁C907首次实现矩阵运算(Matrix)扩展,为未来AI加速计算提供更多选择,并将集成到其他玄铁处理器中;下一代旗舰处理器C930也将于年内推出。

下一代AI引擎

达摩院玄铁RISC-V团队资深技术专家李春强认为,“ RISC-V是为AI而生的架构,所以玄铁团队在RISC-V方向上做了很多AI相关的工作。”

以大模型为案例,李春强认为大模型本身就是最近几年刚出来的东西,对RISC-V来说是一个非常好的机会,因为大模型的瓶颈除了算力之外,还有存储方面的瓶颈。

李春强对时代周报等记者表示,“我们希望通过扩展定义的方式,把CPU和AI的算力融合起来,使得AI的算法模型快速、便捷地跟RISC-V高效融合,这也是我们在AI方向上布局的技术研发。后续还将跟产业下游合作,重点的是怎么在芯片和终端产品产业中应用把这些RISC-V AI扩展应用起来。”

知合计算CEO孟建熠认为,RISC-V在端侧大模型推理方面有优势,很重要一点是能效较好。因为存在很多兼容性问题,所以无论英特尔或者其他架构都很难说为端侧大模型能力而快速迭代。

而RISC-V可以在比较好,比较低的功耗下能够处理计算,尤其是对算力大模型要求比较高的,通过扩展在能效上可以承担更多,这是架构优势。这意味,老的公司使用ARM等架构存在历史兼容的包袱,但是新的公司选择RISC-V的概率在大幅提升。

据孟建熠还透露,今年市面上将会发布基于玄铁处理器的大模型的芯片。

当天大会上,中国科学院软件研究所就发布了基于RISC-V架构的开源笔记本电脑“如意BOOK”, 如意BOOK搭载玄铁C910处理器,具备GPU、VPU加速单元,片上拥有4TOPS@INT8通用AI算力,搭载openEuler操作系统,可运行钉钉、Libre Office等大型办公软件,支持网页浏览、4K高清视频播放等功能,集成支持语音对话与文字交互的第三方大模型AI助手。

另外达摩院还携手openEuler社区及亚博科技推动RISC-V首次进入ROS机器人领域,基于玄铁处理器的Mlik-V Meles开发板研发建图与避障导航小车。

除了AI,达摩院玄铁在汽车方面也有布局的,据孟建熠透露,已有头部客户已经在使用了。他表示,RISC-V在全球的车领域都在探索突破,新创业公司走得更快一些,达摩院玄铁会一直往下走。

李春强则表示,玄铁后续在高性能存储以及工业应用场景都会做更多布局。

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