首页>经济 > 财经 > 正文

阿里巴巴平头哥正式发布玄铁910 IP核 实现芯片突破

 香港万得通讯社报道,近日,阿里巴巴旗下半导体公司平头哥正式对外发布了玄铁910 IP核(还并不是最终芯片),这是平头哥半导体公司成立之后的首个重磅产品。 一定意义上说,阿里在短时间内拿出一款产品,已经实现了中国芯片事业的巨大突破。因为,这是一款

  原标题:阿里玄铁910的大玄机!必须了解RISC-V架构,这才是中国芯片腾飞的契机

  香港万得通讯社报道,近日,阿里巴巴旗下半导体公司平头哥正式对外发布了玄铁910 IP核(还并不是最终芯片),这是平头哥半导体公司成立之后的首个重磅产品。

  一定意义上说,阿里在短时间内拿出一款产品,已经实现了中国芯片事业的巨大突破。因为,这是一款在源头上不受制于人的芯片内核,具有里程碑式意义。

  华为的海斯麒麟980芯片,固然出色,但毕竟是基于ARM公司的V8设计而来,ARM公司的行为大家都已经知道了。从源头上被人控制,滋味有多难受,世人已经了解。

  同样,龙芯等其他国产芯片,虽然也取得不俗的成果,但在指令集环节仍然采取技术授权的方式获得。仍然不能称之为自己全部知识产权的芯片。

  不惧怕任何人、任何事的“平头哥”,为什么选择了RISC-V,而不是大行其道的X86,或者ARM架构?这要从头说起。

  什么是RISC-V?

  RISC-V是一种指令集(ISA,Instruction Set Architecture)。

  CPU执行计算任务时都需要遵从一定的规范,程序在被执行前都需要先翻译为CPU可以理解的语言。这种规范或语言就是指令集(ISA,Instruction Set Architecture)。

  x86、ARM、MIPS都是指令集的代号。

  RISC-V也是一种指令集,与上述三种指令集不同,他是开源的,x86、ARM 、MIPS都是专利持有,授权使用。

  RISC-V的诞生比较晚,2010年由美国加州大学伯克利分校的David A. Patterson教授团队发明。RISC-V(读作“RISC-FIVE”)是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构(ISA),V表示为第五代RISC(精简指令集计算机),表示此前已经四代RISC处理器原型芯片。

  中国芯最大的痛:指令集的缺失

  CPU的基本组成单元即为核心(core),核心的实现方式被称为微架构(microarchitecture)。微架构的设计一定程度上决定了核心可以达到的最高频率、核心在一定频率下能执行的运算量、一定工艺水平下核心的能耗水平等等。

  常见的代号如Haswell、Cortex-A15等都是微架构的称号。Haswell是Intel的微架构,Cortex-A系列架构属于arm,华为最先进的麒麟980处理器即采用ARM的 Cortex-A76架构。

  指令集之间,有较大不同,其基于指令集设计出来的微架构也不同,最终决定了处理器的性能以及应用方向,INTEL/AMD PC CPU采用的x86架构,广泛用于PC、服务器领域;智能手机应用Arm架构、数字电视和机顶盒采用的MIPS架构。

  指令集是什么,是核心技术,也是专利,x86、ARM 、MIPS分别为不同的大型公司所把持。别的企业若希望自主设计一款CPU,首先要解决的就是要有自己的架构,但能够为人所想到的语言与方法,就那么多,都再别人的专利条目上。正是架构上的痛,让中国芯片企业有心无力。

  中科龙芯使用的指令集是MIPS指令集;飞腾ARMV8,兆芯曲线获得X86的指令集授权,华为海思、紫光展锐购买ARM指令授权。

  在2019年6月之前,国人倾向于认为,通过获得指令集授权,设计自主的IP内核,进而研发自己的cpu,即属于自主可控。

  然而,2019年6月,英国芯片设计公司ARM已告知员工,必须暂停和华为的业务往来。ARM要员工停止和华为及其子公司的“所有有效合同、支持权利和任何待定合作”,以遵守最近的美国贸易禁令。

  此一事件,最终让国人终于最终统一意见,在指令集领域,也必须自主可控。

  为什么是RISC-V

  因为RISC-V是开源的,而且从指令集的角度而言,具备技术可行性与先进性。

  RISC-V要从2010年说起,当时加州大学伯克利分校的一个研究团队准备启动一个新项目,为新项目选架构的时候研究团队看到了Arm、MIPS、SPARC和x86等,但这些指令集不仅越来越复杂,还有很多IP法律问题。所以伯克利研究团队临时组建一个四人小组,开展了一个3个月的暑期小项目设计新的指令集,目标是新的指令集能满足从微控制器到超级计算机等各种尺寸的处理器。具体地说,RISC-V指令集架构简单、完全开源并且免费,将基准指令和扩展指令分开,可以通过扩展指令做定制化的模块和扩展。需要指出的是,RISC-V的基准指令确定后将不会再有变化,这是RISC-V稳定性的重要保障。

  在中国缺芯的大讨论中,有观点认为伯克利分校3个月就能设计出一套全新的指令集,这表明指令集的设计并没有那么难。但其实RISC-V从2010年开始到2014年才正式发布第一版用户手册,中间经历了4年。还有一点不容忽视,在RISC-V指令集架构之前,伯克利分校已经有了四代RISC指令集架构的设计经验,第一代RISC指令集早在1981年就已经出现,因此指令集的开发简单与否并不是那么容易得出结论。

  芯来科技创始人胡振波认为,RISC-V优势非常明显,它是一种开放的架构,从历史的经验来看,开放的生态一定会比封闭的好。RISC-V技术是后发技术,所以能够总结前人的经验教训,做到相对简洁和干净。

  但是,劣势也很明显,由于RISC-V诞生时间太短,相关的编译器、开发工具和软件开发环境(IDE)以及其它生态要素还在发展。目前RISC-V具有全套开源免费的编译器、开发工具和软件开发环境,但是开源版本相比ARM的商用编译器和IDE而言,还颇有差距。

  RISC-V能火?

  Intel成功于个人电脑的兴起于普及,arm成功于移动终端的爆发式增长。

  相对于传统的x86和Arm架构,RISC-V具有三个优势, 即精简、模块化和可扩展性。

  微处理器芯片设计师在选择ISA时,通常从以下七个方面综合考虑:成本、性能、简洁性、架构和具体实现分离、增长空间、程序大小,以及易于编程/编译/链接。

  架构师希望保持ISA的简洁性, 从而缩小处理器尺寸。RISC-V比Arm-32要简洁得多。以不带缓存的晶粒为例(见表2),RISC-V晶粒的大小是0.14mm2,而Arm-32晶粒是0.27mm2。由于面积大一倍,Arm-32 Cortex A5的晶粒成本约是RISC-V Rocket的4倍。即使晶粒的大小只缩小10%,成本也将以1.2倍的比例缩小。

  RISC-V的不同寻常之处在还于其模块化。它的核心是一个名为RV32I 的基础ISA,运行一个完整的软件栈。RV32I是固定的,永远不会改变。这为编译器编写者、操作系统开发人员和汇编语言程序员提供了稳定的目标。模块化来源于可选的标准扩展,根据应用的需要,硬件可以包含或不包含这些扩展。这种模块化特性使得RISC-V具有袖珍化、低能耗的特点,这对嵌入式应用至关重要。

  嵌入式应用是什么,就是即将到来的5G时代,物联网的迅速铺开。阿里巴巴平头哥也宣布,玄铁910可以应用于5G、自动驾驶等各类AIoT场景。

  据Gartner预测,2017~2023年间,全球IoT设备年复合增长率约为20%,其中应用于IoT终端的嵌入式CPU需求增长高达32%,到2020年这一细分市场的规模将达到13亿美元。然而,物联网碎片化问题很严重,应用十分广泛,这就要求低功耗、低成本、小尺寸而又差异化的微处理器。

  更值得关注的是,有了阿里巴巴这种互联网巨头加持后,RISC-V的生态系统会迅速改变,芯片产品会快速更新迭代,相关的软件配套也会有众多的开发者支持。

  这些公司也早早布局RISC-V商用处理器!

  RISC-V正在成为硅谷、中国乃至全球IC设计圈的热门话题,有人将之比作“半导体行业的Linux”。对多年来一直寻求突破的中国芯片产业来说,RISC-V被寄予厚望。

  除了阿里平头哥的玄铁910,国内外也有很多企业,也推出了一系列RISC-V商用处理器。

  代表性国外企业有SiFive、西部数据、GreenWaves、CEVA、Microsemi等,国内的企业则有晶心科技、华米科技、芯来科技、睿思芯科等。随着平头哥普惠芯片计划的推进,越来越多的本土公司都会加入到RISC-V阵营中,其开源的优势将会是国内自主研发CPU的最大推动力。届时,ARM的新型IP授权计划与RISC-V之间,中国市场究竟会作何选择,也令人拭目以待!

责任编辑:郭梦桐
免责声明:齐鲁财富网发布文章来源于互联网或部分原创,文中陈述文字和内容未经本网证实,并不代表本网站立场,也不对任何第三方构成投资建议。本网站所发布文章仅代表作者个人观点,版权归原作者所有,如有侵权或违规请及时联系我们,我们将竭诚配合删除。邮箱:2500210576@qq.com 联系电话:0531-55562781。
加入收藏

研究报告

会议活动