久违的盛景！RISC-V发展远超预期，平头哥玄铁生态进入2.0时代

2023年03月03日

“平时很难看到这样的技术峰会，所有人都满场，后面还有没有座位坐的，真是久违的盛景！”这是谢晓清在昨日玄铁RISC-V生态大会现场说的头一句话，她是英特尔软件和先进技术事业部副总裁。

这场由阿里平头哥举办的半导体盛会，把英特尔、谷歌、Canonical、Imagination、海尔、支付宝、网易有道、创维酷开等全球数百家企业及机构都聚在一起，还邀来中国工程院倪光南院士，图灵奖得主、RISC-V之父David Patterson，RISC-V国际基金会CEO Calista Redmond等重磅嘉宾。规格之高，规模之大，盛况空前。

大会的火爆，也让半导体产业内外的人首次意识到——中国RISC-V生态已初具规模，并且，还在狂飙。

一、RISC-V跑出清晰赛道

众所周知，在CPU指令集架构市场，x86架构统治着90%以上的PC及服务器市场，Arm架构则完全垄断了移动市场。2015年才逐渐兴起的RISC-V架构，经过仅仅8年时间的发展，就大有与X86、Arm三分天下之势。

相对于已有架构，RISC-V具有指令精简、模块化、可扩展、开源开放等优点。凭借着这些优势，以及越来越多厂商对于自研芯片的重视，RISC-V全球生态迅速发展。

根据RISC-V国际基金会数据，2022年会员数量同比增长超过 26%，累计在 70 个国家/地区拥有超过 3,180 名会员单位，包括高通、英特尔、谷歌、阿里平头哥、华为、紫光展锐等众多头部芯片企业。

截至2022年底，全球有数万名工程师致力于 RISC-V 计划，基于RISC-V架构的处理器出货量已超过了100亿颗，RISC-V用12年时间走完了传统指令集30年的发展历程。

从应用领域来看，IoT是RISC-V目前最先落地的场景。RISC-V天然适配碎片化且对功耗、成本更为敏感的IoT市场。但是要想获得更大的发展，就必须要进入高性能市场。

2019年7月，阿里平头哥面向高性能市场发布了当时业界最强性能RISC-V处理器——玄铁C910。2020年，SiFive推出了一款基于RISC-V处理器的Linux PC设计——HiFive Unmatched。2022年，SiFive还推出了面向智能手机及高端穿戴市场的RISC-V内核IP：P670和P650；2022年8月，平头哥发布首个高性能RISC-V芯片平台“无剑600”，打样SoC原型“曳影1520”，主频最高2.5GHz。

在服务器端，芯片初创企业Esperanto2020年推出自研的单芯片，集成了1000多个RISC-V内核的ET-SoC-1加速器，主要面向服务器端的大规模机器学习应用。2022年12月，美国芯片初创企业Ventana Microsystems公司发布了全球首款基于RISC-V架构的服务器CPU——Veyron V1。2023年3月2日，中国公司算能，也在玄铁RISC-V生态大会上展示了最新的RISC-V服务器芯片。

在超算领域，2022年6月，英特尔和巴塞罗那超算中心宣布将共同投资4亿欧元建立新实验室，开发基于 RISC-V、可用于构建 zettascale 超级计算机的处理器。

在制造端，2022年2月，英特尔投资10亿美元成立英特尔代工服务 (IFS) 创新基金。英特尔软件和先进技术事业部副总裁谢晓清在玄铁RISC-V生态大会上表示，IFS将提供半导体代工制造服务，支持包括RISC-V的各种芯片，也将进一步推动软件开源开放，促进生态创新。

架构及芯片的持续演进，催生了市场繁荣。RISC-V发展速度，远超业界预期。

早在2018年，时任SiFive CEO的Naveed Sherwani 就预测，RISC-V 指令集需要5年时间才能应用于智能手机市场，进军服务器市场则需要 10 年之后。仅一年之后，2019年，Naveed Sherwani就表示，只要2年时间，RISC-V就能进军智能手机甚至笔记本电脑，5年之后则可以进军服务器市场。如今， RISC-V发展速度显然再度超越了Naveed Sherwani的预测。

根据Counterpoint Research预测，到2025年，RISC-V 处理器累计出货量将达到800亿颗，年复合增长率高达114.9%，届时RISC-V将占据全球14%的CPU市场、28%的IoT市场、12%的工业市场和10%的汽车市场。

另有研究数据显示，基于RISC-V架构的AI芯片市场，到2027年将达到2910亿美元，年复合增长率73.6%；在通信类AI SoC市场，RISC-V从2019年到2027年间将保持21.2%的年复合年增长率；在数据中心市场，2021到2025年RISC-V CPU核市场的年合增长率将高达115%。

这让平头哥副总裁孟建熠感慨不已：“五年前刚刚开始研发RISC-V的时候，更觉得是新的技术，我们要在新技术上探索，还没想怎么在产品上落地。今天，RISC-V势头非常清晰，赛道已经慢慢跑出来了。”

RISC-V之父、图灵奖得主David Patterson在玄铁RISC-V生态大会上更是大胆预言：“3到5年后，RISC-V将无处不在！”

二、中国引领RISC-V发展是种必然

RISC-V国际基金会成立于2015年，两年后，基金会开始启动中国市场的推广。

短短几年，中国迅速成为全球RISC-V生态最为繁荣的市场。这一方面得益于开源指令集自身的诸多优势，另一方面，也源于中国芯片行业对掌控核心技术的强烈需求。

实际上在RISC-V之前，中国半导体行业在指令集选择上，主要尝试过3条国产化路线。

其一，通过与主流x86、ARM架构的授权合作。一方面，通过合资公司形式获得的授权，是相对较旧的IP；另一方面，极易受大环境影响，此前美国打压华为之时，Arm曾一度断供华为。更为关键的是，在2021年Arm发布了全新的64位ARMv9指令集之后，至今未对外开放授权。这也使得国内原有的基于ARMv8指令集授权的芯片厂商未来的架构升级将面临较大难题。

第二，也有其他一些对外开放授权的老牌指令集架构，比如MIPS、ALPHA、SPARC、POWER等，但是时至今日，这些老牌的指令集生态系统已经是越来越孱弱，甚至一些原厂自己都放弃了（比如MIPS Technologies在2021年就宣布将放弃继续设计MIPS指令集，转向了RISC-V），参与其中的厂商似乎也是越来越少，后续升级和维护都将是难题。

第三，完全另起炉灶，打造一套完全自主可控的指令集系统，比如龙芯中科的LoongArch指令集。但目前LoongArch指令集并未对外授权和开源，无法被更多厂商使用。而且，全新的指令集系统还需从零开始建设生态系统，这是挑战巨大的超级工程。

以上三条路线，目前都有相关国产厂商在走，但是却又都面临着各种各样的问题和制约。

相比之下，如果在保持自主可控的同时，融入全球生态，并快速发展壮大，那么开源的RISC-V指令集架构无疑是首选。

在玄铁RISC-V生态大会上，倪光南院士就指出：“开源精简指令集架构RISC-V，为全球芯片领域打破垄断，降低芯片开发门槛，促进芯片人才培养，推进芯片业创新，开创了一个新局面，也为中国芯片业发展提供了新机遇。”

首先，RISC-V的基础指令集只有40多条，加上其他的模块化扩展指令总共几十条指令，非常简单，而且任何企业、开发者都可以免费使用它，创造出具有完全自主知识产权的IP核或芯片，比如平头哥的玄铁CPU。

在平头哥玄铁RISC-V生态大会上，图灵奖获得者、RISC-V发明人David Patterson教授在视频演讲当中也表示，RISC-V虽然起源于美国，但并不属于美国，任何人都可以基于RISC-V来开发具有自主知识产权的芯片，RISC-V属于全球。

2020年，RISC-V基金会已经将总部迁移到中立的国家瑞士。这也为中国RISC-V生态的进一步加速发展，扫除了最后的障碍。

其次，开源模式，使得RISC-V能够接收来自“价值链”各个层面的公司、组织开发者的功能贡献。由于RISC-V架构内部采用的是模块化、可扩展的设计，这也就意味着，只要增加相应模块，就能够扩展到移动、桌面、数据中心市场。

在去年底的全球RISC-V峰会上，高通公司产品管理总监Manju Varma曾称，Arm是“遗留架构”，并表示在遗留架构中，引入的功能并没有真正为最终消费者增加价值。而通过RISC-V，则有机会定义具有“同类最佳性能，最佳功率效率和增值功能”的芯片设计。基于此，高通在2019年就已经将RISC-V应用到了其骁龙865 SoC当中的微控制器中，截至目前已经出货了6.5亿个RISC-V内核。

第三，自RISC-V商业化开始，中国厂商一直是RISC-V阵营的中坚力量，影响力也是持续扩大。目前，在RISC-V基金会的22家最高级别的Premier Members会员当中，中国厂商的数量达到了13家（含中国台湾晶心科技、已被中资收购的Imagination），超过半壁江山。

△RISC-V基金会的Premier Members

作为高级会员，是可以有董事会席位及技术委员会席位的，可直接影响RISC-V标准的制定和技术发展方向。

比如阿里平头哥，不仅是RISC-V国际基金会董事会成员，同时在基金会中的数据中心、存储管理、安卓、安全等11个技术组织当中担任主席、副主席的职位，推动了29个技术方向的标准制定，是公认对RISC-V投入最大的中国半导体公司。

大会当天，平头哥拿到了第一张架构兼容性测试的证书。同时，平头哥还在努力推动RVV1.0架构标准、面向人工智能的全新Matrix矩阵标准以及RISC-V安全技术标准等。

而在RISC-V基金会的战略会员中，中国企业的占比也近一半。比如华米、瑞芯微、芯来、兆易创新、智芯、云知声、中科蓝讯、卡姆派乐等（三星、英伟达等大厂也都只是RISC-V基金会的战略会员）。

纵观从六十多年半导体的发展历程，在指令集架构领域，中国企业从未有过如此全面、深度的参与。

“我觉得中国厂商在RISC-V上的投入的力度还是可以进一步加强的，我们要在技术上多作贡献。我相信随着RISC-V国际基金会里的中国企业越来越多，我们的声音会越来越强。”平头哥副总裁孟建熠非常肯定地对芯智讯说道。

第四，从市场端来看，中国目前是全球最大的芯片消费国，同时也应该是RISC-V芯片的最大消费市场，潜在领域包含消费电子（包括可穿戴设备、手机、PC）、工业、服务器、汽车等多个类型。

相比之下，欧美市场并未形成类似的全面发展生态，少数厂商也是聚焦在AI加速器、超算等细分领域。即使最极端的情况下，中国RISC-V生态应该也能够独立繁荣发展，但离开了广大中国厂商以及庞大的中国市场支持，海外RISC-V能够继续繁荣则将是一个问号。

倪光南院士在玄铁RISC-V生态大会上也表示：“可以毫不夸张地说，今天RISC-V是中国CPU领域最受欢迎的架构，中国芯片产业和整个芯片生态将会越来越多地聚焦于RISC-V架构，中国的巨大市场将成为支撑RISC-V的重要基地。”

三、从破圈到连接，平头哥RISC-V进化至2.0版本

开源架构，需要统一的规范和标准。RISC-V基金会最主要的职能之一，就是负责RISC-V指令集架构及其软硬件生态的标准化、保护和推广。

因此，我们可以看到像平头哥、SiFive、高通、英特尔、NVIDIA、赛昉、晶芯等一大批RISC-V CPU厂商，都加入到了RISC-V基金会，推动形成全球协同的技术演进模式，发展各自“小生态”，最终反哺RISC-V全球生态。

阿里平头哥的玄铁RISC-V生态，无疑是布局最早、成长最快、覆盖面最广、参与厂商最多、发展最为成熟的RISC-V“小生态”之一。

RISC-V国际基金会CEO Calista Redmond在大会演讲中评价称，“阿里巴巴真正成为了生态系统的领头羊，做了大量基础工作，让全球RISC-V社区的成员得以加速发展。与这样的伙伴们携手，我们正在构建史上最强大、增长最快速的生态体系。”

早在2015年，RISC-V基金会刚刚成立之时，阿里巴巴就宣布与大陆唯一拥有自主嵌入式CPU IP core的中天微合作研发云芯片架构，这是阿里成立16年以来首次踏进半导体领域，也为后续研发RISC-V处理器埋下了伏笔。

2018年4月，阿里巴巴全资收购中天微；同年9月，达摩院芯片研发团队与中天微团队合并成立平头哥，新团队延续了阿里巴巴的普惠使命：一方面，为阿里云数据中心研发芯片，在云端提供普惠算力；另一方面，开始投入RISC-V处理器架构研发，帮助芯片设计企业降低AIoT芯片的设计门槛。2018年，平头哥成功研发一款低功耗的RISC-V内核玄铁E902。

时隔仅1年时间，2019年7月，平头哥就发布当时业界性能最强的RISC-V处理器玄铁910，让基于RISC-V架构的高性能芯片成为可能。此后数年，众多国内外科技企业和机构纷纷涌入RISC-V赛道。

在5年时间里，平头哥陆续推出了三大系列8款处理器产品，覆盖高性能、高能效、实时可靠等场景需求，并实现了技术上的领先，同时也是RISC-V量产芯片采用最广泛的处理器。

为了加速玄铁RISC-V生态的发展，2021年平头哥主动打破固有的行业商业模式，将玄铁E902、E906、C906、C910等4款量产处理器IP，以及基于玄铁的多操作系统的全栈软件及工具进行了开源，希望降低RISC-V创新应用成本，吸引更多的人加入RISC-V生态，加速RISC-V生态的完善。

不过，RISC-V成功在IoT领域站稳脚跟，只能算是“RISC-V生态1.0时代”，这是远远不够的，想要进入更加繁荣的“RISC-V生态2.0时代”，则需要与合作伙伴一起将RISC-V连接到其他的主流生态体系当中。比如，将RISC-V带入到其他的例如移动设备、PC、服务器等更具发展空间的应用生态当中，并实现产品化和商用落地。

所以，平头哥不断在硬件上进行技术攻坚，丰富硬件产品线的同时，还在RISC-V生态上做出了前无古人的尝试，持续推动解决RISC-V与主流操作系统及基础软件的适配，以解决RISC-V在移动设备、PC、服务器等市场的生态匮乏问题。

目前，平头哥已基本完成国际及国内主流操作系统与RISC-V的全适配，包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龙蜥、统信、open Kylin、创维酷开OS、RTT等操作系统。这意味着RISC-V完全有能力通过云、桌面、终端等不同操作系统承接软件应用。

最具标杆意义的事件，是RICV- V对安卓的兼容。2020年，平头哥内部就启动了玄铁910处理器兼容安卓系统的项目，2021年初完成了安卓系统的Linux内核、运行时库、JAVA虚拟机、软件模拟器、编译工具等主要技术栈的支持，在全球范围内首次流畅运行安卓系统的基础功能。2022年，谷歌与平头哥达成公司层面的贡献者许可协议（CLA，Contributor License Agreement），双方就安卓系统支持RISC-V架构等工作进行技术合作和分享，平头哥RISC-V移植安卓的代码还被安卓AOSP社区收录进系统源代码，这是安卓官方首次对RISC-V架构的原生支持。

此举大大提振了行业信心。谷歌安卓工程总监Lars Bergstrom也参与了玄铁RISC-V生态大会，会上他表示，他见过的第一个让安卓系统真正在RISC-V硬件上跑通的工作来自平头哥，亚太地区的贡献有力推动了开源项目的发展。

孟建熠告诉芯智讯，“打通安卓，对我们整个产品的稳定、可靠也起到非常大的作用，这与我们再去兼容其他操作系统的能力是相通的。至于怎么去突破，我们还是需要跟下游厂商、合作伙伴共同探索。”

在服务器端的操作系统方面，2022年8月，平头哥与阿里云、中科院软件所PLCT实验室等专注服务器操作系统的开源龙蜥社区成立RISC-V架构联合小组，推动RISC-V向云计算和数据中心领域发展。当时，玄铁RISC-V已经实现了与龙蜥操作系统的适配，首次运行 FireFox 浏览器、LibreOffice 等大型软件，以及 Hexo 和 Open Rocket 等基于 NodeJS 和 JAVA 的应用。

此次大会，平头哥还公布了RISC-V与openKylin的融合。麒麟是国内最大桌面操作系统的供应商，平头哥已经完成openKylin上所有的开源软件包适配。同时，openKylin上首次跑起了商业化的IM软件钉钉，标志着从RISC-V到操作系统，再到应用软件，真正具备了交互的能力。

在软件工具及应用层面，平头哥首次完整推出了基础软件三件套——编译器TAC、编译环境CDK、部署工具集HHB，大大提升RISC-V开发环境及工具栈效率。

大会上，平头哥还与合作伙伴公布了一系列进展：

算能发布了国内首款64核玄铁RISC-V服务器芯片SOPHON SG2042及服务器样机，进一步拓宽了玄铁RISC-V在云计算领域的想象力。据算能高级副总裁王雷介绍， SOPHON SG2042去年底已成功流片，并推出了开发板，预计今年3月推出服务器样机。

“我们认为一个开放的系统，有它自身非常天然的力量，越是底层的技术越是希望开放/开源，而且一旦形成了开放/开源这样的趋势，它是不可逆的。所以我们很早就启动了这个项目。随着我们芯片回来，开发板交到了开发者的手上，以远远超出我们所预期的速度得到了非常广泛的操作系统、应用程序、包括软件栈这些支持，很快都跑起来了。”王雷说道。

嘉楠科技推出全球首款支持RISC-V Vector1.0标准的商用量产芯片K230（基于玄铁C908）。