大量中企入局后,腾讯也要发力RISC-V芯片?

来源:观察者网

2022-12-22 17:28

【文/观察者网 吕栋】

“很多业务该砍就砍掉,不要留恋。”12月22日,腾讯CEO马化腾近期给内部员工的讲话在网上流传。他认为,与付出的管理成本和精力相比,腾讯非核心业务铺得太多并不划算。

过去一年,腾讯的核心主题是降本增效,把不适应当下和未来发展阶段的周边业务进行了缩减,未来这一趋势可能会持续。但从近期的一些动作来看,腾讯在一些领域仍会持续加码。

日前,腾讯公司加入开源指令集标准RISC-V国际基金会的消息引发半导体业内外关注。这意味着,在阿里巴巴、华为、紫光展锐、中兴通讯、中科院等企业和机构之后,RISC-V阵营中迎来了新的中国成员。

诞生十余年来,RISC-V备受期望,一些业内专家认为未来它能和X86、ARM三分天下。那么发展至今,RISC-V的近况如何?腾讯加入RISC-V有哪些考虑?与阿里、百度等互联网大厂相比,腾讯的自研芯片之路又有哪些不同?

阿里平头哥自研的RISC-V SoC原型曳影1520

RISC-V现状如何?

观察者网查询发现,腾讯此次不仅加入了RISC-V国际基金会,而且是以高级会员(Premier Members)身份加入。如下图所示,目前处于这一行列的不仅有华为、阿里巴巴、紫光展锐、中兴通讯、中科院、成为资本、北京开源芯片研究院、希姆计算等中国企业和机构,还有英特尔、高通、谷歌、西部数据等美国企业。腾讯的加入,让中国企业在高级会员中的比例进一步上升。

RISC-V国际基金会高级会员名单

根据规定,成为基金会高级会员的方式有两种,一种是每年缴纳25万美元的会费,可获得一个董事会席位和技术指导委员会席位(TSC),另一种是只缴纳10万美元会费,获得一个技术指导委员会席位。成为高级会员后,可使用RISC-V商标进行商业化,参与工作组,以及影响战略和采用等。

RISC-V国际基金会官网显示,目前董事会中尚没有腾讯公司的代表。不过,腾讯蓬莱实验室总监高剑林位列基金会技术指导委员会之中,他是IC和操作系统软件专家,作为主要架构师开发了多款腾讯自研芯片。

腾讯蓬莱实验室总监高剑林

那么,到底什么是RISC-V?

与常见的X86和ARM一样,2010年诞生于美国伯克利大学的RISC-V,也是一种指令集标准,而指令集标准是设计处理器芯片的基础。但与X86、ARM等属于企业私有的指令集标准不同,RISC-V的最大特点是开源开放,相关源代码和文档免费公开。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,成立了RISC-V国际基金会。

三大主流CPU设计架构

虽然诞生较晚,但近些年RISC-V发展迅速。根据RISC-V国际基金会透露的数据,今年该基金会的会员数量同比增长超过26%,在70个国家/地区拥有超过3180名会员。如今,市场上已有超过100亿个RISC-V核心,2025年RISC-V架构芯片有望突破800亿颗。

中国工程院院士倪光南更曾断言,未来CPU领域很可能形成X86、ARM和RISC-V三分天下的格局。

在推动RISC-V落地方面,中国企业可以说功不可没,已占据RISC-V芯片全球出货量的半壁江山。

例如,阿里旗下平头哥很早开始布局RISC-V,已相继发布多款基于RISC-V架构的处理器IP“玄铁系列”。在2022 RISC-V国际峰会上,平头哥展示了RISC-V架构与安卓体系融合的最新进展:基于SoC原型曳影1520,RISC-V芯片在安卓12(AOSP)上成功运行多媒体、3D渲染、AI识物等场景及功能。这意味着安卓在RISC-V硬件上得到进一步验证。

阿里之外,华为、小米、百度、中兴通讯、紫光展锐等众多中国公司也在布局RISC-V生态。

例如,华为海思自研了RISC-V模拟电视(ATV)主处理芯片,小米生态链企业华米科技发布了RISC-V可穿戴处理器,紫光展锐发布了针对TWS蓝牙耳机的春藤5842和春藤5882,百度则和联想等一起投资了RISC-V创企睿思芯科。在近期的“滴水湖中国RISC-V产业论坛”上,有11款国产RISC-V芯片集体亮相,可应用于智能家居、智能驾驶、PC、通信等多个领域。

大量中国企业布局RISC-V,这个诞生于美国的指令集标准安全吗?

中科院计算技术研究所副所长、中国开放指令生态(RISC-V)联盟秘书长包云岗曾撰文指出,RISC-V的载体就是几个PDF手册,全世界任何实体和个人都可以免费下载。更重要的是,要拥有根据RISC-V手册设计和制造出RISC-V芯片的能力,并能在不依赖美西方国家的情况下持续迭代演进。

腾讯为何要加入RISC-V?

对于腾讯来说,此次加入RISC-V国际基金会,除了RISC-V生态发展迅速的原因外,另一个层面考虑的可能就是开源的RISC-V指令集标准更安全。目前在主流芯片架构中,X86架构来自美国,风险性自不必说,而总部位于英国的ARM也不是绝对安全。

本月中旬,在美国出口管制新规影响下,ARM方面已明确表示,因为性能超过要求,将拒绝向中国企业出售先进CPU设计IP——Neoverse V1和V2。这被部分国内媒体解读为,阿里平头哥和其他中国CPU芯片设计公司的发展计划将受到直接影响。

早在2018年,ARM就推出了面向服务器芯片设计的Neoverse平台,并将该平台分为三个IP系列产品线:高效的E系列、灵活的N系列和高性能的V系列。近两年,ARM相继推出一系列全新IP核心,包括Neoverse N2、Neoverse V1和V2、Neoverse E2,其中V系列主要应用于云计算、高性能计算和人工智能领域。

IP核是指芯片中具有独立功能的电路模块的成熟设计。该电路模块设计可以应用在包含该电路模块的其他芯片设计项目中,从而减少设计工作量,缩短设计周期,提高芯片设计的成功率。该电路模块的成熟设计凝聚着设计者的智慧,体现了设计者的知识产权,因此,芯片行业就用IP核(Intellectual Property Core)来表示这种电路模块的成熟设计。

ARM三个Neoverse核心设计系列

在ARM发声不久后,有行业媒体澄清,其实西方一直在限制中国的高性能计算发展,对于ARM Neoverse V系列平台的出口限制也一直在实施,并非是这两天某些媒体所说的“突发新闻”。因此,ARM近些年在中国市场一直主推适用于数据中心、云计算应用的Neoverse N系列产品,且N系列产品可以满足国内厂商的需求,所以和中国厂商的合作并不涉及V系列产品的供货。

ARM方面也回应表示,该公司一直为包括阿里巴巴等中国企业提供能满足他们性能需求的优化解决方案,同时这些解决方案完全符合最新的出口管制合规性。阿里平头哥方面则透露,与ARM的合作没有受到任何美国出口管制新规要求影响。

但此事对中国企业依然是一个警醒,因为ARM在行业中的影响力过于广泛。作为IP龙头,2019年ARM在移动处理器和物联网处理器市场就已占据90%的市场份额,还计划在2028年占据65%的网络设备市场、90%的车载信息娱乐和驾驶员辅助市场,以及25%的数据中心市场。

ARM2019年各个市场的份额和其2028年预计获得的市场份额 图片来源:Statista

2021年,ARM公司营收达27亿美元,同比增长35%。其中,ARM中国合资企业约占总收入的20%,即5.4亿美元左右。同年,整个ARM芯片许可业务收入达11.3亿美元,基于ARM架构生产的芯片出货量高达292亿颗。创立至今,ARM芯片累计出货量已超过2250亿颗。

如此庞大的中国市场,若ARM无法在此出售最先进的芯片设计,对ARM未来发展来说无疑是一大负面影响。而对中国企业来说,也将是一大损失。因此,无论是出于未雨绸缪还是亡羊补牢的考虑,大量中国企业布局开源的RISC-V并不难理解。

百度投资的睿思芯科预测,RISC-V赛道将在2024-2025年左右全面爆发,再往后会迎来更大的变化。“归根结底,在RISC-V之前,传统的X86/ARM指令集都是一个商业公司拥有,而一旦开放出来,RISC-V就像Linux一样,更有生命力,而生态才是更关键的因素。”

对于RISC-V这种还很年轻的指令集标准来说,安全问题之外,生态的脆弱性的确值得担忧。目前,物联网(IoT)是RISC-V芯片的主要应用场景。主流消费电子方面,首款搭载RISC-V处理器的笔记本电脑今年10月刚刚上市,售价在1万-4万元之间,对普通人来说尚有些遥不可及。

首款搭载RISC-V架构处理器的笔记本电脑

市场上有专家指出,虽然大企业做RISC-V的很多,但是基本上都是把RISC-V当做备选,小企业搭便车的更多,而全力押注做RISC-V的小企业又很难产生影响力,开源的结果就是过度分散,这在一定程度上拖慢了RISC-V生态的完善,导致在软件、工具链、人才和知识产权上还与主流架构存在差距。

在中科院软件研究所副总工程师武延军看来,RISC-V目前可能处在2000年-2005年的ARM发展阶段。他认为,中国发展RISC-V有三大优势:首先中国是一个巨量市场,有大规模的计算机工程师和专业人才,同时有足够丰富的应用场景。

互联网大厂相继自研芯片

腾讯的加入,无疑给RISC-V阵营注入了一股新的力量。在此之前,这家互联网巨头在芯片领域已经有了一定积累。早在2015年,腾讯就开始自研图片编码FPGA。2020年,该公司成立了专注芯片研发的蓬莱实验室,旨在实现芯片端到端设计、验证全覆盖。

去年11月,腾讯罕见披露了三款自研芯片,分别是AI推理芯片“紫霄”,视频转码芯片“沧海”以及智能网卡芯片“玄灵”。其中,“紫霄”已流片成功,进入试生产环节。根据腾讯的说法,这三款芯片相比业界性能提升明显,但采用什么架构和工艺,并未透露。

腾讯紫霄AI计算芯片

在自研芯片的同时,腾讯还连续四轮投资AI芯片初创企业燧原科技,并发布了云原生操作系统“遨驰”。

但值得注意的是,与阿里自研倚天710、百度自研昆仑系列芯片不同,腾讯目前自研的三款芯片并不是难度较高的云服务器使用的CPU处理器。而在今年11月,阿里宣布首颗针对云场景研发的ARM架构CPU“倚天710”已大规模应用。未来两年,阿里云20%新增算力都将使用自研芯片。

阿里自研的倚天710

事实上,相比阿里和百度,腾讯开始专注自研芯片的时间较晚。2017年,阿里云就已发布采用自研智能网卡的神龙云服务器;而百度早在2010年就启动了AI架构的自研芯片开发,并于2019年发布用于云计算和边缘计算的昆仑1代AI芯片,昆仑芯2代AI芯片也在去年量产。

百度昆仑一代芯片

根据市场信息,目前腾讯云服务器CPU大部分仍由英特尔和AMD等公司提供。而腾讯的专有云企业版则使用“一云多芯异构兼容”方案,X86架构使用英特尔以及国产“海光”处理器,GPU部分由英伟达提供技术支持;ARM架构使用华为鲲鹏以及飞腾的处理器方案。

对于腾讯自研芯片,业内不乏质疑声。去年曾有知情人士对媒体透露,腾讯自研芯片团队只有50人,设计出的芯片也不是先进工艺制程,甚至还没量产就出来宣传,反过来可能会产生与英特尔合作的隔阂。

但腾讯也有着自己的思考。腾讯云与智慧产业事业群(CSIG)CEO汤道生曾表示,腾讯芯片投入的核心思路是“需求驱动”,基于自身需求问题,或者需要降低成本,或者把基础设施更高效地使用起来。“除了自己做芯片研发,我们更多的是跟已有的芯片厂商进行紧密的合作,我们也有这方面的投资。”

BAT之外,另一家互联网大厂字节跳动也在自研芯片领域蠢蠢欲动。

今年7月,字节跳动发布了包括芯片定制IP设计、芯片板级热设计工程师、芯片IT/CAD工程师、芯片后端设计工程师、SOC验证工程师、ASIC设计工程师等在内的多个岗位需求。

彼时有知情人士称,字节跳动的芯片研发团队已组建1年多,主攻方向分为服务器芯片、AI芯片以及视频云芯片三大类,并且“吸纳”了高通、海思、ARM等公司的一些人员。此举一方面是想降低芯片采购成本,另一方面自研芯片可根据自身业务来自定义,能够自主优化性能。

责任编辑:吕栋
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