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全栈开源RISC-V处理器,平头哥为何舍弃眼前利益?

作者:包永刚
2021/10/29 19:27

阿里在2021云栖大会期间阿里云智能总裁张建锋宣布了一个让人意外的消息,全栈开源平头哥玄铁RISC-V系列处理器。这是系列处理器与基础软件的全球首次全栈开源,也正是让人意外的关键。

玄铁RISC-V系列是已经拥有150多家客户、超500个授权数,出货超25亿颗的国内应用规模最大的国产CPU IP。

玄铁RISC-V系列处理器全栈开源,就意味着平头哥将因为开源而损失IP授权费。平头哥为什么要牺牲短期利益推动RISC-V生态的发展?

 全栈开源RISC-V处理器,平头哥为何舍弃眼前利益?

全球首次全栈开源处理器与基础软件

RISC-V是一个源自伯克利大学的指令集,虽然指令集开源,但要用指令集设计出芯片,还有大量的工作,特别是设计出一款经过量产验证的处理器。RISC-V社区有许多可免费下载的RISC-V处理器代码,但这些开源的设计许多都没有经过硅验证,这就意味着有大量漏洞。

使用RISC-V开源社区IP设计芯片的嘉楠科技创始人、董事长兼首席执行官张楠赓此前就对雷锋网说,“使用RISC-V虽然省去不少IP授权费,但是我们研发周期也会更长一些。”

平头哥此次开源的玄铁系列RISC-V IP,都是经过量产验证的IP,包括玄铁E902、E906、C906、C910,以及基于玄铁的多操作系统的全栈软件及工具。

全栈开源RISC-V处理器,平头哥为何舍弃眼前利益?

值得单独介绍的是玄铁C910,这是一款高性能RISC-V IP,这款IP的架构将经过产品验证的指令技术与RISC-V精简指令技术融合,稳定性比原始RISC-V提升的同时,性能有平均20%的提升。而且,玄铁C910能够全面适配AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等操作系统,性能可以满足5G、网络通信、人工智能、自动驾驶等领域需求,被超过百款芯片采用。

相比没有经过量产验证的开源IP,开发者通过平头哥Github和芯片开放社区(Open Chip Community)下载的玄铁源代码既可以用于开发产品,也能用于RISC-V和芯片设计的学习。这是因为,平头哥开源的IP具备完整的验证和流片的条件,商业公司可以用开源IP设计产品。

同时,开源IP的模块拆分和命名规则都极其规范,代码有很强的可读性,对于想要学习RISC-V和了解芯片设计的开发者有非常高的价值。

平头哥副总裁孟建熠与雷锋网交流时指出,“经过过去几年的实践,我们发现仅靠平头哥推动RISC-V的发展力量远远不够。所以我们把玄铁开源,让整个社区的开发者都能在开源的基础上做软硬件适配,推动RISC-V架构往更深层次演进。”

平头哥过去几年一直在努力推动RISC-V的发展,玄铁C910 2019年面世之时就对外开放,可以下载其FPGA代码。随后,平头哥又推出了面向AIoT的一站式芯片设计平台“无剑100 Open”,能够提供集芯片架构、基础软件、算法与开发工具于一体的整体解决方案。

“这次我们从IP到基础软件全栈开源,希望能给行业提供一个从RISC-V架构扩展,到SoC平台适配,再到基础软件适配优化的体系。”孟建熠表示。

为什么牺牲短期营收?

全栈开源玄铁处理器IP,一定会减少平头哥的营收,但平头哥选择这样做有多方面的考虑。

首先,推动开源硬件的发展本身就是在无人区探索,此前并没有成功的案例。对于开发者而言,使用开源软件有成本低的吸引力。但硬件开发流程复杂、时间周期长,试错代价昂贵,只有经过验证的开源处理器才可能被广泛应用和接受。

“对于RISC-V这种开放架构,需要相比传统授权更加开放模式,才能不断支持创新的发展。” 孟建熠说,“RISC-V社区开源核不是稀缺资源,但如何让这些开源核具有稳定、可靠和持续演进的能力,推动开源核与开源软件的生态融合,以及让这些开源核成为量产芯片是关键。”

平头哥全栈开源玄铁对整个生态有利,但此前已经获得玄铁IP授权的公司的权益如何保障?孟建熠说:“除了开源的核,我们还会持续推进RISC-V架构新技术的发展以及开发对应的新核,提供给我们的商业合作伙伴。”

更关键的问题是,作为一家商业公司,平头哥全栈开源玄铁IP牺牲短期利益,推动整个RISC-V生态发展的意义和目的何在?

“普通IP公司所有的回报来自IP授权费,阿里是从云端一体的大生态来看待,思考也和普通IP公司有所不同,我们的生态需要更多定制化、普惠芯片连接我们的生态,进一步推动我们云端一体的生态繁荣。”孟建熠表示。

“我们第一步考虑的是让RISC-V的技术和生态更加完善,降低创新成本。当RISC-V生态成熟的时候,作为这个生态的推动者和建设者,阿里也会是这个生态的受益者之一。”

全栈开源RISC-V处理器,平头哥为何舍弃眼前利益?

可以理解为,平头哥开源全栈处理器IP,目的并非要与传统芯片公司竞争,而是为了更好服务自身业务,保持竞争力。并且,半导体IP也不是一个值得阿里这样体量公司争抢的生意。

市场研究机构IBS的数据显示,全球半导体IP市场将从2018年的46亿美元增至2027年的101亿美元,年均复合增速达9.13%。半导体IP公司几乎都是小而美,即便是广为人知的Arm,其2020年营收达到创纪录的19.8亿美元,相比芯片设计公司英特尔779亿美元的年营收,差距明显。并且IP公司需要长期持续的大规模投入,才能保持产品的竞争力。

RISC-V芯片冲出IoT市场

既然阿里用更高的视角看待在RISC-V领域的投入,目标是端云一体的大生态,以及RISC-V生态繁荣会带来的机会,那RISC-V的发展情况值得关注。

RISC-V基金会首席执行官Calista Redmond曾透露,截至2020年底,全球范围内RISC-V芯片(SoC、IP和FPGA)已推出93款,覆盖了云端、移动、高性能运算、机器学习、自动驾驶等产业。

全栈开源RISC-V处理器,平头哥为何舍弃眼前利益?

实际上,RISC-V芯片应用最广的是在边缘的IoT市场。原因很简单,RISC-V社区有许多免费的CPU IP,并且边缘的IoT设备所需的处理器对性能和软件工具链的要求都不高,这就有利于RISC-V处理器的大规模应用和普及,包括MCU、蓝牙、语音等芯片,中国市场尤其明显。

“RISC-V在IoT市场的突破相对容易,中国的产业链优势也在此。”孟建熠认为。

但RISC-V要成功必须突破对性能和软件生态有更高要求的应用。平头哥在这个过程中也发挥着重要作用,今年10月13日,平头哥宣布玄铁910成功兼容安卓系统,可运行Chrome浏览器等应用。

“我们的初衷是去验证RISC-V处理器是否能承担浏览器、Java这种交互很强应用的压力。安卓的软件栈很厚,通过移植,能够进一步探索RISC-V架构的完整性和能力的极限。”孟建熠解释。

全栈开源RISC-V处理器,平头哥为何舍弃眼前利益?

Android 10系统顺畅运行在平头哥玄铁910 RISC-V处理器上

兼容安卓系统是RISC-V发展的一个重要里程碑,也是RISC-V迈向高性能计算的关键。

雷锋网了解到,基于RISC-V的应用处理器(AP)正陆续推向市场,比如全志基于玄铁C906核心的D1 AIoT开发板,支持64bit RISC-V指令集并支持Linux系统。更多RISC-V应用处理器的芯片和开发板也会陆续推出,这将进一步推动RISC-V向高性能市场拓展。

写在最后

RISC-V是相比x86和Arm是一个新兴的指令集,凭借其开放、灵活、低功耗等特点,RISC-V Foundation吸引了全球包括谷歌、阿里巴巴、三星、华为、英伟达、西部数据等500多家企业和机构成为其会员。

与巨头公司只是将RISC-V芯片用于自家的产品之中不同,阿里平头哥的RISC-V芯片不仅用于自研芯片之中,还对外提供RISC-V IP。如今,平头哥全栈开源其经过量产验证的IP产品,对于整个RISC-V生态的发展是一个重要的贡献。

至于全栈开源IP产品之后,平头哥未来的商业模式,目标是服务阿里的云端一体的生态,但具体如何实现良性循环,平头哥并没有透露,应该也在不断的探索,毕竟开源硬件目前还没有成功的案例。

基于平头哥对于RISC-V生态的贡献程度,其有可能成为开源硬件领域的RedHat吗?


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