聊一聊RISC-V的二三事

2023-06-24 05:01:01 來源: 半導體產業縱橫

近幾年，RISC-V在全球范圍內攻城略池，不少企業都開始研發基于RISC-V架構的芯片。不過，研發并非易事，可謂有人歡喜有人愁。日前，Meta推出了RISC-V架構的AI推理芯片，受到了業內關注。與之相反的是，今年英特爾宣布消減成本，終止RISC-V Pathfinder項目。

波折的不止是企業，也有國家。作為三大架構之一的RISC-V，自然也受到了許多國家和地區的重視，其中以俄羅斯和印度的關注最多，本文就來聊一聊俄羅斯和印度在RISC-V方面的發展情況。

(資料圖片)

俄羅斯RISC-V緣起

Arm和X86的背刺

想要了解RISC-V在俄羅斯的如何開始發展，可以先從曾經俄羅斯的CPU市場情況開始說起。

2020和2021年時，俄羅斯電商Yandex Market統計了當時俄羅斯的CPU市場份額，英特爾和AMD占據著接近100%的市場份額。截止到2021年4月份的數據顯示，AMD在俄羅斯CPU市場的占比為50.8%，英特爾占比為49.2%。其中，AMD的Ryzen處理器在俄羅斯的銷量一直都名列前茅。

來源：Yandex Market

正常來說，如此的市場結構至少還會持續一段時間，直到某一家俄羅斯本地企業的興起，從而打破AMD和英特爾的“統治”格局。但在2022年時，俄烏沖突發生后，以英特爾和AMD為代表的X86陣營宣布停止向俄羅斯供貨。

X86架構如此就斷了。當然，俄羅斯也一直有所準備，早已計劃將Arm作為備選方案。貝加爾電子公司是俄羅斯最著名的處理器設計企業，其自研設計了Arm架構的Baikal系列芯片。同樣，還有按照俄羅斯政府的指示和要求，來制造的自研“Elbrus”CPU處理器，也同樣是Arm架構，是俄羅斯的列別捷夫精密機械與計算機工程研究所的第四代Arm架構產品。

靠山山倒、靠人人跑，作為備選的Arm直接背刺俄羅斯。2022年3月，Arm表示，通過電子郵件的形式確認:“根據英國、歐盟、美國和其他政府宣布出口限制和經濟制裁，Arm已暫停向俄羅斯客戶和合作伙伴提供產品和支持。”

這給原本計劃將Arm作為替代方案的俄羅斯服務器廠商們，打了一個措手不及。

全力押注RISC-V

X86和Arm的雙雙斷供，使得俄羅斯在主流CPU架構上面無路可走，RISC-V就成了俄羅斯僅剩的選擇。

RISC-V的優勢不必多說，其開源和中立性能夠使得俄羅斯不受制裁的免費訪問RISC-V ISA規范。RISC-V國際社區相關的開源資源，俄羅斯企業和個人都可以使用，比如：支持RISC-V的Linux/Debian發行版、GCC/LLVM編譯器、各種開源RISC-V處理器核（比如UC Berkeley的Rocket、來自中國的香山等）、各種軟硬件工具鏈等RISC-V生態中的元素。并且，憑借開源特性，市場上涌現出很多開源的RISC-V核心，俄羅斯也可以直接將其用于商業用途。

于是，俄羅斯在RISC-V方面下注。

2021年，俄羅斯專門從事技術支持的企業集團Rostec與服務器公司Yadro和硅設計公司Syntacore達成協議，為計算機、筆記本電腦和設備開發RISC-V處理器。

目標是到2025年，Syntacore開發出足夠強大的RISC-V設計來為俄羅斯政府和教育系統提供動力。整個項目計劃成本為300億盧布（4億美元），預計要銷售6萬個基于以RISC-V為主要處理內核的新處理器的系統。

2022年，俄羅斯在國內成立了“俄羅斯RISC-V聯盟”，參與發起的有俄羅斯服務器和存儲系統制造商Yadro、俄羅斯國產處理器Baikal的開發商Baikal Electronics、Astra Linux操作系統開發商RusBITech Astra和莫斯科國立電子技術研究所。

俄羅斯的“RISC-V”聯盟的主要工作，就是集中于開發和采用基于RISC-V的行業標準，確保大規模工業用途的開發，為軟件開發人員提供專家支持，同時培訓學生使用RISC-基于V架構的技術。簡而言之，這個聯盟的工作就是幫助建設俄羅斯的RISC-V生態。

實際上，國際上的RISC-V基金會與俄羅斯也有關系。RISC-V國際基金的創始成員之一Syntacore就是俄羅斯的RISC-V核心開發者。

SCR7架構圖/Syntacore

Syntacore的主要產品是RISC-V處理器IP內核的SCR系列，擁有最高性能的64位內核SCR7，在2016年時，其已經推出了基于SCR3內核的SoC，是首批提供RISC-V商業原型的供應商之一。

除了Syntacore，另一家俄羅斯RISC-V IP廠商CloudBear也是RISC-V國際基金會的戰略成員。

在俄羅斯不斷推進RISC-V的過程中，俄羅斯的相關企業得到了成倍的利潤增長。以俄羅斯RISC-V IP廠商CloudBear為例，2021年到2022年，其收入增長了2.24億盧布，增長率達到540%；凈利潤從1150萬盧布增長至1.785億盧布，增長率達到1551%。同時，CloudBear的研發人員也所增長。

現在，俄羅斯基于RISC-V的現成的處理器核心由Baikal Electronics掌握，Baikal Electronics計劃在其開發Baikal-L和Baikal-S2處理器的項目中使用RISC-V上的IP核技術。這兩個芯片一個是為了筆記本電腦設計，另一個是為了云計算服務器設計。

此外，俄羅斯的微電子廠商Aquarius還在日前表示，將于2026年開始為電信和電子制造商提供自主研發的RISC-V處理器，計劃在俄羅斯和國外的代工廠進行制造。

Aquarius總裁透露，該項目團隊由大約100人組成，并將繼續擴大，現在公司正在尋找一名系統程序員，他將在Linux下為開發的RISC-V架構SoC開發和適配外圍設備驅動程序，并為特定版本的圖形核心適配視頻驅動程序。

Aquarius總裁Vladimir Stepanov表示：“開發的芯片計劃用作我們設備的一部分，并將它們提供給計算機技術、電信和其他射頻電子開發商的市場，這些開發商有興趣用更現代和值得信賴的俄羅斯芯片取代外國芯片”。

印度也希望發展RISC-V

實際上，前文所述的RISC-V的優勢對于其他國家也同樣適用，這里不得不提到印度。因為印度直接將RISC-V作為國家指令集。

在芯片制造領域，印度幾乎是白手起家。印度唯一的半導體工廠是位于昌迪加爾的一家政府經營的工廠。并且這家工廠還是印度政府與一家現在已經關閉的美國芯片公司合作成立的。

印度在2011年時，實施處理器戰略計劃，在全球范圍內資助2-3個研制處理器的項目。當時，在計劃的支持下啟動了SHAKTI處理器項目，希望能夠研制出與IBMPowerPC兼容的處理器。

由于諸多原因，SHAKTI項目組與IBM的談判一直沒有達成一致。于是，2013年SHAKTI項目組直接轉身擁抱RISC-V。在當時，這個項目組取得了9000萬美元的經費支持。

2017年，印度政府表示將大力資助基于RISC-V的處理器項目，批準向先進運算開發中心提供4500萬美元資金，使得RISC-V成為印度的事實國家指令集。

去年，印度政府宣布了數字印度RISC-V（DIR-V）計劃，目標是基于開源RISC-V架構自主研發微處理器，并在2023年12月前實現流片。在2023-2024年之前商業推出第一批本土芯片組和下一代微處理器，以滿足汽車、移動和計算領域對半導體不斷增長的需求。

總體來看，目前印度本土RISC-V處理器擁有兩款成品芯片：Shakti和Vega。Shakti是印度首款自研處理器，基于開源RISC-V指令集架構，在2019年問世。這款Shakti將有6個不同的系列，能夠做到覆蓋嵌入式到主流的需求等不同市場的需求。不過，這款處理器的性能與主流的芯片還相差甚遠。最新版本的Shakti基于180nm工藝，使用32位內核，運行頻率在75Mhz~100MHz之間。

Vega處理器的架構和工藝要更精進一些，得益于印度電子和信息技術部(MeitY)的資助，Vega從單核32位一直發展到64位，并且有五個衍生版本可供選擇。即使如此，Vega也遠遠達不到印度政府期待的“世界級芯片”目標。

也許是印度對RISC-V的重視，日前印度兩家RISC-V的相關企業InCore Semiconductors和Mindgrove Technologies，都已經獲得紅杉資本印度領投的種子輪融資。全球第一家生產實現RISC-V ISA的芯片的公司——SiFive也直接在印度班加羅爾開設了一個新的設計中心，SiFive表示：“印度對RISC-V的熱情幾乎是無與倫比的。”

不過，發展本土半導體產業并非易事。印度在芯片方面的人才仍舊較為短缺，許多才華橫溢的工程師，只出自少數幾個精英工程學院。人才的缺乏，限制了印度進一步研發RISC-V的相關芯片。

總結

無論是印度還是俄羅斯，RISC-V都已經在兩國內受到了足夠的重視。兩國也已經自研出相關的RISC-V芯片。

當然，除了在俄羅斯、印度等地“開花”，RISC-V在我國國內也蓬勃發展。《飛躍RISC-V》一文中，也指出了RISC-V的成長正在加速。2022年全球采用RISC-V架構的100億顆處理器中，有一半來自中國。中國工程院院士倪光南在相關的會議上表示：“RISC-V是中國CPU領域最受歡迎的架構。”

在X86和Arm架構存在不授權或不供應等風險的大背景下，RISC-V正迅速成為新的處理器標準。

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