X86和ARM断供俄罗斯,中国能押注RISC-V吗?

来源:观察者网

2022-05-10 18:24

【文/观察者网 吕栋】

俄乌冲突爆发后,X86和ARM阵营相继宣布断供俄罗斯,此举对俄芯片业造成打击的同时,也让更多人关注到世界上还有另外一种开源的指令集标准RISC-V。尤其是近期英特尔宣布加入RISC-V国际基金会、Meta自研7纳米RISC-V处理器、印度推出RISC-V处理器发展规划等,更让RISC-V频繁见诸报端。

中国企业和机构也在深度布局新兴的RISC-V,目前在RISC-V国际基金会的19个高级会员中,和中国相关的达到12个,基金会董事会中已有超过一半的席位来自于中资企业。

多方押注,RISC-V的发展前景和政治安全性如何?日前,RISC-V国际基金会CEO雷德蒙德在接受外媒采访时表示,RISC-V比ARM进步的更快,希望未来可以“统治世界”,该组织不会阻止任何人参与RISC-V。但她同时提到,如果国家层面的制裁力度更大,该组织将在必要时做出改变。

对于RISC-V得到越来越多的支持和关注,中科院大学教授包云岗等人近期曾撰文指出,RISC-V为中国等发展中国家带来突破CPU垄断的机会,但也不能盲目乐观,开源芯片还处于起步阶段,要构建相对完整的技术体系进而形成一个开源芯片生态,仍然面临诸多挑战和难题。

RISC-V国际基金会CEO雷德蒙德

“硬件领域的Linux”

在手机、电脑等终端设备中,处理器芯片处于核心地位,而指示处理器执行某种运算、处理功能的命令被称为“指令”,全部指令的集合也被称作“指令集”。为实现指令系统而构建出来的硬件电路,被称作“架构”。通俗地讲,指令集就像是一种语言的语法规则,根据这套语法规则,可以遣词造句写出不同的文章。

科技领域通常所说的X86和ARM,就是不同的指令集标准。类似汉语、英语、日语等,不同指令集拥有不同的语法规则。根据不同的指令集标准,可以设计出不同的处理器芯片。例如,基于X86的英特尔酷睿和AMD锐龙处理器,基于ARM的海思麒麟和鲲鹏,高通骁龙,联发科天玑,苹果A系列和M1系列等处理器。

计算机体系结构示意图

2010年诞生于美国伯克利大学的RISC-V,同样是一种指令集标准。不过与X86、ARM属于公司私有的指令集不同,RISC-V的最大特点是开源,相关源代码和文档免费公开,可以降低芯片设计的门槛。2015年,负责管理运营RISC-V的非盈利组织“RISC-V基金会”成立,并于2019年迁址瑞士,成立RISC-V国际基金会。

当地时间5月7日,RISC-V国际基金会CEO卡莉斯塔·雷德蒙德(Calista Redmond)在接受英国科技媒体“The Register”采访时坦言,她希望RISC-V这个新兴的开源处理器技术可以“统治世界”(world domination),但要真正做到这一点,这家非盈利组织需要来自各方的支持,甚至包括那些已经占据主导地位的指令集厂商的支持,比如说X86巨头英特尔。

“我们必须获得一定的资金,才能运营和管理这种特殊的组织”,雷德蒙德认为,以付费会员的形式获得支持,对开发没有授权费用的CPU指令集架构(ISA),以及更好地同X86和ARM进行竞争,是有必要的。

在加入RISC-V国际基金会之前,雷德蒙德是一位在IBM拥有12年工作经验的“行业老兵”,她极力推荐加入RISC-V国际基金会,该组织让付费会员在开源指令集架构的未来发展中拥有更多的发言权。对于科技公司来说,这是一个比专有指令集架构(即X86和ARM)更公平的竞争环境。

“每个人从中得到的利益都与其他各方相关,他们会说,‘我的命运不被任何一家或几家公司决定。大家共同进行投入,因此我的风险水平要低得多’。”她说道。

报道截图

今年2月,英特尔以高级会员(Premier Members)身份加入RISC-V国际基金会,该公司代工服务部高管同时加入基金会董事会和技术指导委员会,并推出10亿美元基金建立代工创新生态系统。而按照基金会规定,只需要缴纳每年25万美元的会员费,就能自动获得董事会成员席位和技术指导委员会席位,后者决定指令集架构的新功能和规格,这种方式使得全世界的企业都可以拥有相同的机会去争取话语权。

雷德蒙德这样描述RISC-V国际基金会高级会员的想法:我真的很想支持这个项目,因为它帮助我实现了自己的商业化,同时也建立了一个生态系统,促进整个行业的持续发展,在那里我将找到发展伙伴、客户、新机会,推动所有这些项目,以使一些事情真正具有战略持久性。

英特尔之外,RISC-V国际基金会还有18家高级会员。其中有多家中国公司,包括中国大陆的阿里云、成为资本、华为、中兴通讯、紫光展锐、希姆计算等,中国台湾的晶心科技,美国公司包括谷歌、西部数据等。另外还包括一些初创公司,例如赛昉科技、Ventana Micro Systems以及SiFive。

2021年6月,成为资本创始及执行合伙人、RISC-V国际基金会理事李世默在RISC-V 2021中国峰会演讲中提到:我将全球化1.0称作世界秩序中的X86,这个体系是封闭的,任何国家要想在这一体系中取得发展,都必须采用西方的自由主义政治、新自由主义经济。从单一走向多元,从排他走向包容,从普世走向普惠,从封闭的X86走向开源的RISC-V,就是历史潮流推动下的全球化2.0。

RISC-V国际基金会高级会员

比高级会员更多的是级别相对较低的战略会员(Strategic Members),包括国外的三星、IBM、英伟达、高通、希捷、恩智浦、英飞凌、亚德诺等,国内的有浪潮信息、紫光同创、兆易创新、北京君正、碧桂园创投、瑞芯微等公司。这些公司根据实体规模收取会员费,最高每年3.5万美元,较小的组织可以支付一半或更少,有权提名三名理事会代表。

其实RISC-V 国际基金会近2500名会员不只是企业,还包括大学和政府相关机构。

今年4月底,印度电子与信息技术部宣布将以高级会员身份加入RISC-V 国际基金会,并对外公布“数字印度RISC-V处理器”(DIR-V)发展规划,目标是基于开源RISC-V指令集自主研发微处理器,并在2023年12月前实现流片,口号是将印度打造为RISC-V技术与产业的全球性高地。

另一个具有高级会员身份的重要政府相关实体是中国科学院,该机构通过下属软件研究所和计算技术研究所参与其中。去年6月,中科院计算所研究员包云岗曾公开发布国产开源高性能RISC-V处理器核心——香山。

由于中科院是美国贸易管制的对象,也凸显出RISC-V在国际紧张局势中以开源性质所处的独特地位。

雷德蒙德指出,就像俄罗斯等其他国家一样,RISC-V国际基金会不寻求阻止任何人加入其中,不过该组织将在必要时做出改变(make changes if needed)。

她表示:“如果事情发展到国家层面制裁更严厉的地步,我们可能需要调整策略。但在这一点上,我们会遵守规则,并与全球其他开源组织保持密切联系,了解他们会怎么做。”

今年2月俄乌冲突爆发后,英特尔、AMD代表的X86阵营和ARM公司相继宣布暂停向俄罗斯客户和合作伙伴交付产品和提供支持,进一步投资RISC-V被视为俄罗斯发展自主芯片的唯一选择

从理论上来说,RISC-V的开源模式被视为“硬件领域的Linux”,作为公开的技术创新不应受到政治上的约束。但早在特朗普执政时期,针对华为的制裁措施就没有豁免开源模式。为了规避更多的政治风险,RISC-V国际基金会决定选择将总部搬迁到瑞士。但从雷德蒙德最新表态来看,潜在的政治风险似乎仍然存在。

“预计更多人将转向RISC-V”

对于RISC-V的发展前景,中国工程院院士倪光南曾在2019年底做出过预测,未来RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一,在CPU领域将形成X86、ARM、RISC-V三分天下的格局。他认为,中国新一代信息技术,比如大数据、5G、物联网、VR、边缘计算都可以尝试采用RISC-V。

雷德蒙德在最新采访中透露,历史上与X86和ARM有密切关系的公司,正在考虑RISC-V以分散风险。除此之外,RISC-V还可以为这些公司提供另一个不同的指令集架构,以支持他们日益增长的异构计算需求。

“这样做有商业意义。”她表示。

对于英特尔来说,雷德蒙德认为,这家X86巨头加入RISC-V阵营,有助于支持英特尔重获新生的代工制造业务。在新CEO基辛格上任后,英特尔已经承诺为客户代工基于X86、ARM和RISC-V的定制芯片,以谋求在芯片制造领域重新领先。虽然英特尔支持RISC-V被外界视为可能会与传统的X86业务产生冲突,但雷德蒙德并不认为这会对英特尔的生存构成威胁。

英特尔CEO基辛格

“这不是内部消息,但我十分确定他们并不太担心自己的X86业务。我的意思是,他们牢牢占据着主导地位。他们有很多客户进行数百万美元量级的投入。人们通常不会放弃现有的投资。”雷德蒙德表示。

但雷德蒙德的确看到了RISC-V在新兴领域赢得业务的机会。她认为,随着时间的推移,设备和IT基础设施将越来越多地转向开源指令集架构,“随着技术的继续推进和完善,在一两代之后,我预计更多人可能会转向RISC-V”。

就在上个月,MIPS指令集架构的拥有者美国Wave公司宣布,将放弃一度流行的MIPS架构,并将于今年推出两款采用RISC-V架构设计的新微处理器,“为了让公司继续存活下去,它需要找到另一种方式来对抗已经输掉的生态系统之战”。

对于RISC-V的兴起,雷德蒙德还有更细致入微的观察。她相信,X86和ARM并不一定会过时。相反,她猜测芯片设计公司将越来越多地把X86、ARM和RISC-V视为同一工具箱中的工具,这将导致设备和IT基础设施中出现更多的指令集架构,而这种迹象已在逐步显现。

例如,英特尔在一些产品中使用了ARM的内核,包括在可编程网络设备Mount Evans IPU中使用16个ARM Neoverse N1核;AMD处理器在基于硬件的安全性上依赖于ARM,该公司同时正考虑将RISC-V整合到未来的产品中;虽然英伟达在即将推出的服务器CPU上扩大了对ARM的使用,但它也在自己的GPU中使用了RISC-V,与ARM竞争的Imagination也是如此。

“你开始以不同的眼光看待技术和硬件,把它们当做一个组成部分,而不是盲目的迷信某一种技术。”雷德蒙德表示。

英特尔Mount Evans IPU中使用16个ARM Neoverse N1核

“ARM用20年,我们只用5年”

尽管不少业内人士对RISC-V的发展表达了乐观,甚至竞争对手也选择加入,但必须指出的是,在大多数情况下,RISC-V仍然不是服务器和PC行业的主流选择。

今年3月,美国RISC-V芯片设计厂商SiFive首席执行官帕特里克·利特尔(Patrick Little)坦言,预计在2025年底之前,该公司设计的处理器不会用于商用个人电脑,而服务器方面的努力将需要更长的时间。不过,SiFive已成为RISC-V阵营的首支独角兽。

还应该指出的是,过去几年在苹果等公司的支持下,ARM才刚刚在PC和服务器领域崭露头角。

苹果M1 Ultra芯片

但雷德蒙德透露,谷歌和其他所谓的“超大规模企业”正在“暗中进行”RISC-V项目,西部数据和希捷等公司的存储设备中的微控制器,也是基于RISC-V指令集架构。她还特别提到了阿里巴巴的玄铁RISC-V处理器,这款处理器主要用于智能家电、车载、工业控制、边缘计算等领域。

雷德蒙德还表示,三星电子和Esperanto Technologies以及其他公司正在测试一款拥有1000个内核的RISC-V人工智能处理器,另一家创业公司Ventana Micro Systems正在开发基于RISC-V的服务器芯片。

雷德蒙德并没有介绍PC使用RISC-V处理器的例子。

但据The Register报道,SiFive在2020年底推出了台式机的RISC-V开发板,Microchip则推出业界首款基于RISC-V的SoC FPGA开发套件,“可以肯定地说,各种项目和产品都在进行中”。

雷德蒙德承诺,今年晚些时候可以看到更多服务器和PC应用RISC-V处理器的案例,“今年你会看到笔记本电脑以及更多数据中心的应用案例”。

这位CEO还做出了更大胆的承诺:ARM用了大约二十年才达到今天的水平,她预计RISC-V大约需要五年就能取得同样的进展,“我们在采用曲线(adoption curve)上处于什么位置?我们还没有走到一半,但我们很快就会到达。”她说。

但她也补充称,五年时间并不是一个“精确的预测”,因为RISC-V国际基金会及其成员需要在指令集方面完善一些额外的功能以及软件支持,以覆盖广泛的应用。

让雷德蒙德对RISC-V在未来几年获得更多吸引力充满信心的是,这款指令集架构正得到更多组织的支持,“我们之所以能更快地实现目标,是因为我们在整个社区拥有更大的共享投资池,这正在推动这一点。”

今年3月,中科院计算所研究员包云岗、中国工程院院士孙凝晖等人撰文指出,基于开源指令集 RISC-Ⅴ的开源芯片生态正在快速崛起,为包括中国在内的广大发展中国家突破中央处理器(CPU)芯片领域的技术垄断和市场垄断带来新机遇。

但文章也同时指出,芯片领域不能盲目乐观,开源软件经历了近 40 年的发展才形成今天的蓬勃态势,而开源芯片还处于起步阶段,要构建相对完整的技术体系进而形成一个开源芯片生态,仍然面临诸多挑战和难题。中国在开源芯片领域具备很好的条件,有机会成为开源芯片领域的引领者。

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责任编辑:吕栋
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