全棧開(kāi)源RISC-V處理器，平頭哥為何舍棄眼前利益？

系列處理器與基礎(chǔ)軟件全球首次全棧開(kāi)源的背后，藏著阿里平頭哥的什么目標(biāo)？

阿里在2021云棲大會(huì)期間阿里云智能總裁張建鋒宣布了一個(gè)讓人意外的消息，全棧開(kāi)源平頭哥玄鐵RISC-V系列處理器。這是系列處理器與基礎(chǔ)軟件的全球首次全棧開(kāi)源，也正是讓人意外的關(guān)鍵。

玄鐵RISC-V系列是已經(jīng)擁有150多家客戶、超500個(gè)授權(quán)數(shù)，出貨超25億顆的國(guó)內(nèi)應(yīng)用規(guī)模最大的國(guó)產(chǎn)CPU IP。

玄鐵RISC-V系列處理器全棧開(kāi)源，就意味著平頭哥將因?yàn)殚_(kāi)源而損失IP授權(quán)費(fèi)。平頭哥為什么要犧牲短期利益推動(dòng)RISC-V生態(tài)的發(fā)展？

全球首次全棧開(kāi)源處理器與基礎(chǔ)軟件

RISC-V是一個(gè)源自伯克利大學(xué)的指令集，雖然指令集開(kāi)源，但要用指令集設(shè)計(jì)出芯片，還有大量的工作，特別是設(shè)計(jì)出一款經(jīng)過(guò)量產(chǎn)驗(yàn)證的處理器。RISC-V社區(qū)有許多可免費(fèi)下載的RISC-V處理器代碼，但這些開(kāi)源的設(shè)計(jì)許多都沒(méi)有經(jīng)過(guò)硅驗(yàn)證，這就意味著有大量漏洞。

使用RISC-V開(kāi)源社區(qū)IP設(shè)計(jì)芯片的嘉楠科技創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官?gòu)堥s此前就對(duì)雷鋒網(wǎng)說(shuō)，“使用RISC-V雖然省去不少IP授權(quán)費(fèi)，但我們研發(fā)周期也會(huì)更長(zhǎng)一些。”

平頭哥此次開(kāi)源的玄鐵系列RISC-V IP，都是經(jīng)過(guò)量產(chǎn)驗(yàn)證的IP，包括玄鐵E902、E906、C906、C910，以及基于玄鐵的多操作系統(tǒng)的全棧軟件及工具。

值得單獨(dú)介紹的是玄鐵C910，這是一款高性能RISC-V IP，這款I(lǐng)P的架構(gòu)將經(jīng)過(guò)產(chǎn)品驗(yàn)證的指令技術(shù)與RISC-V精簡(jiǎn)指令技術(shù)融合，穩(wěn)定性比原始RISC-V提升的同時(shí)，性能有平均20%的提升。而且，玄鐵C910能夠全面適配AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等操作系統(tǒng)，性能可以滿足5G、網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域需求，被超過(guò)百款芯片采用。

相比沒(méi)有經(jīng)過(guò)量產(chǎn)驗(yàn)證的開(kāi)源IP，開(kāi)發(fā)者通過(guò)平頭哥Github和芯片開(kāi)放社區(qū)（Open Chip Community）下載的玄鐵源代碼既可以用于開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，也能用于RISC-V和芯片設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)。這是因?yàn)?，平頭哥開(kāi)源的IP具備完整的驗(yàn)證和流片的條件，商業(yè)公司可以用開(kāi)源IP設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

同時(shí)，開(kāi)源IP的模塊拆分和命名規(guī)則都極其規(guī)范，代碼有很強(qiáng)的可讀性，對(duì)于想要學(xué)習(xí)RISC-V和了解芯片設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)者有非常高的價(jià)值。

平頭哥副總裁孟建熠與雷鋒網(wǎng)交流時(shí)指出，“經(jīng)過(guò)過(guò)去幾年的實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)僅靠平頭哥推動(dòng)RISC-V的發(fā)展力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。所以我們把玄鐵開(kāi)源，讓整個(gè)社區(qū)的開(kāi)發(fā)者都能在開(kāi)源的基礎(chǔ)上做軟硬件適配，推動(dòng)RISC-V架構(gòu)往更深層次演進(jìn)。”

平頭哥過(guò)去幾年一直在努力推動(dòng)RISC-V的發(fā)展，玄鐵C910 2019年面世之時(shí)就對(duì)外開(kāi)放，可以下載其FPGA代碼。隨后，平頭哥又推出了面向AIoT的一站式芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)“無(wú)劍100 Open”，能夠提供集芯片架構(gòu)、基礎(chǔ)軟件、算法與開(kāi)發(fā)工具于一體的整體解決方案。

“這次我們從IP到基礎(chǔ)軟件全棧開(kāi)源，希望能給行業(yè)提供一個(gè)從RISC-V架構(gòu)擴(kuò)展，到SoC平臺(tái)適配，再到基礎(chǔ)軟件適配優(yōu)化的體系。”孟建熠表示。

為什么犧牲短期營(yíng)收？

全棧開(kāi)源玄鐵處理器IP，一定會(huì)減少平頭哥的營(yíng)收，但平頭哥選擇這樣做有多方面的考慮。

首先，推動(dòng)開(kāi)源硬件的發(fā)展本身就是在無(wú)人區(qū)探索，此前并沒(méi)有成功的案例。對(duì)于開(kāi)發(fā)者而言，使用開(kāi)源軟件有成本低的吸引力。但硬件開(kāi)發(fā)流程復(fù)雜、時(shí)間周期長(zhǎng)，試錯(cuò)代價(jià)昂貴，只有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的開(kāi)源處理器才可能被廣泛應(yīng)用和接受。

“對(duì)于RISC-V這種開(kāi)放架構(gòu)，需要相比傳統(tǒng)授權(quán)更加開(kāi)放模式，才能不斷支持創(chuàng)新的發(fā)展。” 孟建熠說(shuō)，“RISC-V社區(qū)開(kāi)源核不是稀缺資源，但如何讓這些開(kāi)源核具有穩(wěn)定、可靠和持續(xù)演進(jìn)的能力，推動(dòng)開(kāi)源核與開(kāi)源軟件的生態(tài)融合，以及讓這些開(kāi)源核成為量產(chǎn)芯片是關(guān)鍵。”

平頭哥全棧開(kāi)源玄鐵對(duì)整個(gè)生態(tài)有利，但此前已經(jīng)獲得玄鐵IP授權(quán)的公司的權(quán)益如何保障？孟建熠說(shuō)：“除了開(kāi)源的核，我們還會(huì)持續(xù)推進(jìn)RISC-V架構(gòu)新技術(shù)的發(fā)展以及開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的新核，提供給我們的商業(yè)合作伙伴。”

更關(guān)鍵的問(wèn)題是，作為一家商業(yè)公司，平頭哥全棧開(kāi)源玄鐵IP犧牲短期利益，推動(dòng)整個(gè)RISC-V生態(tài)發(fā)展的意義和目的何在？

“普通IP公司所有的回報(bào)來(lái)自IP授權(quán)費(fèi)，阿里是從云端一體的大生態(tài)來(lái)看待，思考也和普通IP公司有所不同，我們的生態(tài)需要更多定制化、普惠芯片連接我們的生態(tài)，進(jìn)一步推動(dòng)我們?cè)贫艘惑w的生態(tài)繁榮。”孟建熠表示。

“我們第一步考慮的是讓RISC-V的技術(shù)和生態(tài)更加完善，降低創(chuàng)新成本。當(dāng)RISC-V生態(tài)成熟的時(shí)候，作為這個(gè)生態(tài)的推動(dòng)者和建設(shè)者，阿里也會(huì)是這個(gè)生態(tài)的受益者之一。”

可以理解為，平頭哥開(kāi)源全棧處理器IP，目的并非要與傳統(tǒng)芯片公司競(jìng)爭(zhēng)，而是為了更好服務(wù)自身業(yè)務(wù)，保持競(jìng)爭(zhēng)力。并且，半導(dǎo)體IP也不是一個(gè)值得阿里這樣體量公司爭(zhēng)搶的生意。

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IBS的數(shù)據(jù)顯示，全球半導(dǎo)體IP市場(chǎng)將從2018年的46億美元增至2027年的101億美元，年均復(fù)合增速達(dá)9.13%。半導(dǎo)體IP公司幾乎都是小而美，即便是廣為人知的Arm，其2020年?duì)I收達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的19.8億美元，相比芯片設(shè)計(jì)公司英特爾779億美元的年?duì)I收，差距明顯。并且IP公司需要長(zhǎng)期持續(xù)的大規(guī)模投入，才能保持產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

RISC-V芯片沖出IoT市場(chǎng)

既然阿里用更高的視角看待在RISC-V領(lǐng)域的投入，目標(biāo)是端云一體的大生態(tài)，以及RISC-V生態(tài)繁榮會(huì)帶來(lái)的機(jī)會(huì)，那RISC-V的發(fā)展情況值得關(guān)注。

RISC-V基金會(huì)首席執(zhí)行官Calista Redmond曾透露，截至2020年底，全球范圍內(nèi)RISC-V芯片（SoC、IP和FPGA）已推出93款，覆蓋了云端、移動(dòng)、高性能運(yùn)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)駕駛等產(chǎn)業(yè)。

實(shí)際上，RISC-V芯片應(yīng)用最廣的是在邊緣的IoT市場(chǎng)。原因很簡(jiǎn)單，RISC-V社區(qū)有許多免費(fèi)的CPU IP，并且邊緣的IoT設(shè)備所需的處理器對(duì)性能和軟件工具鏈的要求都不高，這就有利于RISC-V處理器的大規(guī)模應(yīng)用和普及，包括MCU、藍(lán)牙、語(yǔ)音等芯片，中國(guó)市場(chǎng)尤其明顯。

“RISC-V在IoT市場(chǎng)的突破相對(duì)容易，中國(guó)的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)也在此。”孟建熠認(rèn)為。

但RISC-V要成功必須突破對(duì)性能和軟件生態(tài)有更高要求的應(yīng)用。平頭哥在這個(gè)過(guò)程中也發(fā)揮著重要作用，今年10月13日，平頭哥宣布玄鐵910成功兼容安卓系統(tǒng)，可運(yùn)行Chrome瀏覽器等應(yīng)用。

“我們的初衷是去驗(yàn)證RISC-V處理器是否能承擔(dān)瀏覽器、Java這種交互很強(qiáng)應(yīng)用的壓力。安卓的軟件棧很厚，通過(guò)移植，能夠進(jìn)一步探索RISC-V架構(gòu)的完整性和能力的極限。”孟建熠解釋。

Android 10系統(tǒng)順暢運(yùn)行在平頭哥玄鐵910 RISC-V處理器上

兼容安卓系統(tǒng)是RISC-V發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，也是RISC-V邁向高性能計(jì)算的關(guān)鍵。

雷鋒網(wǎng)了解到，基于RISC-V的應(yīng)用處理器（AP）正陸續(xù)推向市場(chǎng)，比如全志基于玄鐵C906核心的D1 AIoT開(kāi)發(fā)板，支持64bit RISC-V指令集并支持Linux系統(tǒng)。更多RISC-V應(yīng)用處理器的芯片和開(kāi)發(fā)板也會(huì)陸續(xù)推出，這將進(jìn)一步推動(dòng)RISC-V向高性能市場(chǎng)拓展。

寫在最后

RISC-V是相比x86和Arm是一個(gè)新興的指令集，憑借其開(kāi)放、靈活、低功耗等特點(diǎn)，RISC-V Foundation吸引了全球包括谷歌、阿里巴巴、三星、華為、英偉達(dá)、西部數(shù)據(jù)等500多家企業(yè)和機(jī)構(gòu)成為其會(huì)員。

與巨頭公司只是將RISC-V芯片用于自家的產(chǎn)品之中不同，阿里平頭哥的RISC-V芯片不僅用于自研芯片之中，還對(duì)外提供RISC-V IP。如今，平頭哥全棧開(kāi)源其經(jīng)過(guò)量產(chǎn)驗(yàn)證的IP產(chǎn)品，對(duì)于整個(gè)RISC-V生態(tài)的發(fā)展是一個(gè)重要的貢獻(xiàn)。

至于全棧開(kāi)源IP產(chǎn)品之后，平頭哥未來(lái)的商業(yè)模式，目標(biāo)是服務(wù)阿里的云端一體的生態(tài)，但具體如何實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，平頭哥并沒(méi)有透露，應(yīng)該也在不斷的探索，畢竟開(kāi)源硬件目前還沒(méi)有成功的案例。

基于平頭哥對(duì)于RISC-V生態(tài)的貢獻(xiàn)程度，其有可能成為開(kāi)源硬件領(lǐng)域的RedHat嗎？