沈叢

10月15日，由中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會、中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院共同主辦，中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟、中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟承辦的“RISC-V創(chuàng)新應(yīng)用論壇”在上海舉辦。分論壇上，與會專家就RISC-V的技術(shù)演進與產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面的話題進行了深入探討。

隨著摩爾定律瀕臨終結(jié)，維持芯片技術(shù)創(chuàng)新面臨挑戰(zhàn)，開源芯片設(shè)計將是應(yīng)對挑戰(zhàn)的新思路，加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)的開放指令集RISC-V朝著這個目標邁出了重要一步，開源的特點保證了它的穩(wěn)定性。

如今，RISC-V在國內(nèi)外的發(fā)展非常迅猛，開源也已成為處理器芯片發(fā)展的一個新趨勢。2019年10月期的《經(jīng)濟學(xué)人》雜志撰文預(yù)測：“開源軟件是過去十年來智能手機大發(fā)展的先決條件。而像RISC-V這樣的開源硬件也許會在未來十年內(nèi)讓其他設(shè)備實現(xiàn)類似的擴張?！?/p>

開源軟件能夠為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)節(jié)省大量的時間與成本，使人們能夠把更多精力放在創(chuàng)新上。據(jù)統(tǒng)計，常用的開源軟件已經(jīng)構(gòu)成了一個價值超過150億美元的開源軟件生態(tài)，一些開源軟件如LAMP （Linux +Apache+MySQL+ PHP）組合或MEAN（MongoDB+ Express+ AngularJS+Node.js）組合，已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)公司（尤其是初創(chuàng)公司）構(gòu)建其業(yè)務(wù)的標配，為企業(yè)節(jié)省大量的時間與成本，讓其可以專注于其他的業(yè)務(wù)創(chuàng)新上。

RISC-V的發(fā)展主要有兩個方面的驅(qū)動力，一是智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）的需求碎片化。AIoT時代處理芯片規(guī)模將達到千億顆以上，遠超過現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)和非移動互聯(lián)網(wǎng)時代需求。在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，一套指令集可支撐整個互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。而AIoT時代，可能會出現(xiàn)成千上萬的定制需求，這種需求會導(dǎo)致芯片處理器的設(shè)計，以現(xiàn)有的方法難以去應(yīng)對這種趨勢，所以需要發(fā)展新的處理器芯片的設(shè)計方法。RISC-V架構(gòu)具備開放性、先進性、簡潔性、模塊化、擴展性五大特點，完美契合特定領(lǐng)域的架構(gòu)（DSA）設(shè)計對開放性和靈活性的要求。

第二個驅(qū)動力來自于處理芯片設(shè)計人才的短缺。中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所的調(diào)研數(shù)據(jù)表明，畢業(yè)生論文發(fā)布比例顯示，中美之間差距并不大，但是作者的工作去向卻有很大差距，學(xué)生畢業(yè)后85%在美國就業(yè)，僅有4%在中國。芯片設(shè)計的門檻過高，導(dǎo)致人才儲備不足，因此，如何能夠降低芯片設(shè)計門檻，讓學(xué)生也能流片，成為了亟待解決的問題，也促進了RISC-V的發(fā)展。

○專家觀點

中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所高級工程師唐丹：

開源成為處理器芯片發(fā)展的

新趨勢之一

越來越多的聯(lián)網(wǎng)企業(yè)希望通過開源芯片來降低芯片的成本。在未來，用戶只需要關(guān)注定制的代碼，例如，在處理器中加入AI加速，用戶只需要關(guān)注加速指令，其他標準內(nèi)容數(shù)據(jù)盒可以利用現(xiàn)有開源的代碼來完成，不用每一個做這個加速器的企業(yè)從零開始進行開發(fā)。對于開源代碼制成芯片產(chǎn)品，RISC-V相對X86和ARM而言更簡單一些，且穩(wěn)定性強，同時RISC-V指令集的定義有一些模塊化的特點，例如，要實現(xiàn)一個X86和ARM指令集需要上千條，想要全部弄清楚是非常困難的，若是做嵌入式ICU也是不現(xiàn)實的，對于創(chuàng)業(yè)公司來說更是如此。當(dāng)RISC-V采用模塊化設(shè)計之后，指令集只需要實現(xiàn)47條，即便是增加一些核心指令和計算依然不到100條指令，同時還可以在基礎(chǔ)指令集之上做自由組合。

芯來科技聯(lián)合創(chuàng)始人、COO徐來：

利用RISC-V架構(gòu)

打造物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新生態(tài)

AIoT時代帶來了低時延的、大容量設(shè)備的互聯(lián)，因此，豐富的場景、萬物互聯(lián)、智能化催生了巨大的芯片市場，也成了驅(qū)動創(chuàng)新的新引擎。RJSC-V順勢而生，其架構(gòu)具備開放性、先進性、簡潔性、模塊化、擴展性五大特點，完美契合特定領(lǐng)域的架構(gòu)（DSA）設(shè)計對開放性和靈活性的要求，在開放性方面，RISC-V指令集架構(gòu)首次成為國際標準，任何人、組織、公司均可自由用于商業(yè)或非商業(yè)用途，在先進性方面，RISC-V架構(gòu)設(shè)計上總結(jié)了歷史上諸多處理囂架構(gòu)取其精華;在簡潔性方面，RISC-V的32或64位基礎(chǔ)指令不超過60條，加上擴展指令只有一百多條;在模塊化方面，RISC-V可根據(jù)不同需求配置不同的產(chǎn)品使產(chǎn)品更具差異化特色;在擴展性方面，RISC-V用戶可根據(jù)產(chǎn)品特性擴展自定義指令增加產(chǎn)品差異化和競爭力?？蓪ⅲ琑ISC-V將助力應(yīng)用定義芯片成為趨勢。

中科院軟件所PLCT實驗室項目總監(jiān)吳偉：

RISC-V將成為

未來的主流架構(gòu)

RISC-V在合適的時間、合適的地點、提出了足夠好的設(shè)計，RISC-V將成為未來的主流架構(gòu)。在時間方面，在20年前，摩爾定律開始逐漸失效，特定領(lǐng)域架構(gòu)時代到來，DSA需要添加定制的指令，會顯著縮短研發(fā)周期，同時擁有大量的設(shè)計選擇權(quán)衡，因此，此類型的架構(gòu)具有操作容易、基礎(chǔ)指令簡單、有編譯器和操作系統(tǒng)支持、預(yù)留了大量編碼空間等優(yōu)勢。

在地點方面，RISC-V誕生于2010年的美國加州大學(xué)伯克利分校，Krste教授的團隊需要個簡單、免費、自由的ISA進行科研，作為更宏大的芯片設(shè)計創(chuàng)新項目的一部分，而伯克利具備這個條件，開發(fā)出支持全新的ISA所必需的系統(tǒng)。在設(shè)計萬面，RISC-V具有模塊化設(shè)計的概念，所擁有的最基礎(chǔ)的RV32I僅使用了40條指令編碼，同時還提供了高度靈活的配置空間以及提供了足夠多的軟件平臺支持。

湖南卡姆派樂信息科技有限公司總經(jīng)理王峰：

RISC-V有自己的

向量編程模型

RISC-V有自己的向量編程模型，除了有32個向量指定以外，還可通過設(shè)置狀態(tài)寄存器設(shè)置指令行為，其中一個特殊的地方就是變長向量的擴展指令，意味著用戶在編寫程序的時候，整個向量、寬度和個數(shù)都是可以自由組合的。計算的時候采用的是低精度的計算，但是最終的結(jié)果保留了高精計算。

此類型主要應(yīng)用在AI量化的過程，包括在整個量化過程中的加速操作。在輸入和中間量化過程中，我們可以用低精度進行量化，量化之后的結(jié)果需要一個高精度的保存，有助于后續(xù)推理運算的實現(xiàn)，保證高精度的結(jié)果。

時擎智能科技（上海）有限公司架構(gòu)師曹英杰：

RISC-V

適合端側(cè)DSA智能處理器

RISC-V適合端側(cè)DSA智能處理器主要有五點因素：第一，RISC-V是開放免費的，因此成本較低。第二，RISC-V基礎(chǔ)指令較為精簡，因此功耗更低，第三，RISC-V具有靈活、模塊化的特性，使得使用范圍更加廣泛。第四，RISC-V的可擴展使其生命周期更長。第五，RISC-V軟件兼容性強，利于開發(fā)生態(tài)，幫助RISC-V在技術(shù)層面、商業(yè)層面以及其他更多層面都有很多優(yōu)勢。例如，在技術(shù)層面，架構(gòu)優(yōu)勢帶來低成本、低功耗、模塊化，可擴展屬性賦予端側(cè)智能芯片根據(jù)應(yīng)用需求進行架構(gòu)定制的可能。在商業(yè)層面，無指令集授權(quán)費、更小的芯片面積帶來巨大成本優(yōu)勢。在其他層面，開源、開放的指令集符合自主可控需求。

中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院高級分析師種丹丹：

國內(nèi)外高度重視

RISC-V發(fā)展

國內(nèi)RISC-V的前沿研究和開源社區(qū)還處于不斷建設(shè)的過程 目前，國內(nèi)企業(yè)積極參與RISC-開源社區(qū)建設(shè)，除了企業(yè)一線之外，還有許多與硬件、軟件、投資、知識產(chǎn)權(quán)相關(guān)的公司，科研工作者也積極參與RISC-V社區(qū)的建設(shè)，研究機構(gòu)也基于RISC-V開展前沿研究。此外，還有清華大學(xué)基于RISC-V的操作系統(tǒng)安全的研究、上海交大基于RISC-V的基帶處理器擴展項目等研究工作。與此同時，中國的相關(guān)聯(lián)盟組織也積極為生態(tài)建設(shè)凝聚力量。目前，各個國家都不同程度地對RISC-V進行了支持，國際上頂尖的高校也采用RISC-V架構(gòu)或者開設(shè)了相關(guān)的課程，建立了開源的實驗室，產(chǎn)業(yè)方面一些龍頭的廠商也基于RISC-V推出了很多新的產(chǎn)品。