观望、试水、踩坑后，RISC-V站上了进入黄金时代的跳板

芯片 RISC-V| 2023-03-04

图3: RISC-V 芯片观望、试水、踩坑后，RISC-V站上了进入黄金时代的跳板

“当一个开放的、底层的技术架构取得了共识，它就会成为不可逆的趋势。”

作者 | 包永刚

编辑 | 王川

“选择开源是不是意味着我们就放弃了完全自研？到底要不要选择RISC-V的技术路线？”

2018年阿里平头哥的一次内部议上，十多位负责人激烈讨论，支持者和反对者各抒己见。

经过多次讨论，十多位高层最终全部举手同意平头哥选择RISC-V的技术路线。

这个决定下得并不容易。

在这一年，RISC-V在许多人眼中还只是极客敝帚自珍的“玩具”，大部分人还看不到RISC-V光明的前景。

亲历这场会议的平头哥半导体副总裁孟建熠回忆到，当年举手通过这场“冒险”的十几位负责人在当时就已看清楚非常重要的一点：把RISC-V当作一个标准，依旧可以在其之上发展自己的技术。

可喜的是，这颗五年前的种子，终于在2023年春天首届玄铁RISC-V生态大会上的结出了象征阶段性胜利的果实。

这个阶段性的胜利不只有技术和产品性能的提升，有同样热爱开源技术的人和公司同向而行，还有一批半导体同行从Arm阵营转向RISC-V阵营。

平头哥RISC-V狂飙5年，带领中国RISC-V生态飞速发展，也推动着全球RISC-V的向前发展。

正如中国工程院院士倪光南在玄铁RISC-V生态大会上所说，“今天RISC-V是中国CPU领域最受欢迎的架构，成为推动新一代信息技术发展的新引擎。”

但罗马不是一日建成，如今中国RISC-V生态初具规模，以及平头哥在RISC-V领域的成就，还要从2015年说起。

激烈争辩选不选RISC-V

2015年，是互联网公司造芯潮的肇始，这一年阿里开始与当时国内唯一拥有自主嵌入式CPU IP 核的中天微合作研发云芯片架构。

2015年，也是中国开源爱好者发现RISC-V宝藏的时点。孟建熠此时对RISC-V已有所耳闻，一年后首次近距离接触。

“2016年RISC-V在中国的第一次峰会，在上海举办，参会时我就觉得RISC-V有很强的生命力，因为一个新生的架构，就能吸引五六百人来参加，这对于一个芯片架构来说已经是非常多人了。”孟建熠说。

那时，孟建熠已经是有十多年CPU经验的芯片老兵，RISC-V在中国的第一次峰会让他印象深刻，但他为RISC-V贡献力量，还是在2018年。

2018年，不断深耕芯片领域的阿里全资收购了孟建熠所在的中天微。同年的9月，达摩院芯片研发团队与中天微团队合并成立平头哥，新团队延续了阿里巴巴的普惠使命。

平头哥为阿里云数据中心研发大芯片，比如含光800，倚天710，在云端提供普惠算力，是很多人关注的焦点。但容易被人忽略的是平头哥前瞻性布局RISC-V，对边缘AIoT普惠算力所做的努力和取得的成果。

2018年时，RISC-V在中国才刚开始从技术爱好者群体进入大众群体，大部份人看RISC-V就像雾里看花。此时对于一家公司而言，要选择一个新兴的指令集，挑战有多大机遇就有多大。

但对于平头哥团队来说，还有一个关键问题就是自我定位。中天微自研的C-Sky体系耕耘多年，已经获得了客户的认可，选择RISC-V会不会让这一形象褪色？多位高管一度投出反对票。

“我最初也很矛盾，没有想明白到底应该以什么样的姿态去做新产品。”孟建熠说。

多番激烈讨论后，大家在同一个基点上达成统一：RISC-V指令集是个标准，就像USB标准和5G标准一样，不会因为标准的开放和统一，就让自身丧失技术优势。

孟建熠说，“我们也同时看到，越是底层的技术，越需要用开源的方式做。”

技术方向虽然定了，但RISC-V的能力到底如何平头哥的团队心里依旧没底，于是，他们想尽快验证RISC-V的能力。

经历观望、试水、踩坑，

RISC-V成了首选

得益于中天微在CPU领域的技术积累，平头哥的团队在2018年只花了三个月的时间就设计出一款基于RISC-V指令集的轻量级处理器玄铁902，这款产品证明RISC-V可以做出满足成本非常有限场景的产品，兼顾性能和极低功耗需求。

为了探索RISC-V的高性能边界，1年后，平头哥又研发了玄铁910。这款产品打破RISC-V性能天花板，让基于RISC-V架构的高性能芯片成为可能，但这还不够。

孟建熠观察到，市场是丰富的，单靠一款产品，难以满足所有客户的需求。此后的5年，平头哥陆续推出玄铁RISC-V系列处理器，已拥有从低功耗、低成本到高性能、高能效的C、E、R系列的8款RISC-V处理器产品家族，广泛应用于边缘计算、无线通讯、工业控制、通用MCU等30多个领域及应用场景。

在这个过程中，平头哥吸引了众多公司加入了RISC-V生态，有同样使用RISC-V设计芯片的嘉楠科技，也有从Arm起步转向RISC-V的云知声，还有用玄铁910设计云端CPU的算能，每一家公司与平头哥合作的背后，都是RISC-V生态发展的缩影。

嘉楠科技用RISC-V设计AI芯片比平头哥早两年，“我们团队极客比较多，觉得RISC-V比较有希望，就定下来了。”嘉楠科技创始人、董事长兼首席执行官张楠赓说他们选择RISC-V没有犹豫。

嘉楠科技看中RISC-V可定制，以及可以省不少RISC-V IP授权费的优势，但他们很快就发现了率先使用RISC-V设计芯片的问题。

“刚开始使用RISC-V虽然省去不少IP授权费，但坑比较多，比较大的Bug还好，有时候遇到芯片已经流片回来，出现随机错误就只能用编译器解决，甚至要砍掉一些特性。当然，这对于任何一款复杂的芯片或系统都难以避免。”两年多前张楠赓对雷峰网说。

嘉楠科技副总裁汤炜伟给团队建议，“我们还是应该找一个产品和生态做的相对成熟的RISC-V产品。这样能省去不少的团队投入。”

于是，比平头哥更早开始做RISC-V的嘉楠科技也选择与平头哥合作，采用玄铁IP开发产品，在玄铁RISC-V生态大会上，嘉楠科技推出全球首款支持RISC-V Vector1.0标准的商用量产芯片K230，平头哥和嘉楠科技共同推动RISC-V扩展边界。

“我们与平头哥合作的过程中还是会遇到问题，但平头哥的技术和支持都比较给力，遇到问题几天就排查处理完了。”汤炜伟对平头哥的产品和服务都满意。

同样最初就相信开源力量的算能，也在和平头哥一起突破RISC-V产品和生态的边界。

“我职业生涯的早期时做Linux，就有一个非常深刻的印象，当一个开放的、底层的技术架构取得了共识，它就会成为不可逆的趋势。”算能高级副总裁王雷说，“我们选择RISC-V的初衷是它有可定制和进一步优化的空间。有了选择RISC-V的想法，我们也调研了当时市场上RISC-V IP的可选项，从产品成熟度、技术、竞争力多维度评估，最终选择了平头哥，到今天我依旧认为两年前的选择是我们的最佳选择。”

即便平头哥在各个维度都在业界领先，但也绕不开RISC-V整个生态依旧不够成熟的事实，双方采取了小步快走的探索策略。

“最初，我们只敢在在低端设备上使用RISC-V，担心客户对RISC-V的生态以及产品成熟度有担忧。现在看来，RISC-V生态的发展远超出了我的预期。”王雷说，“我们推出了64核RISC-V服务器芯片，与平头哥的合作从嵌入式芯片量产，走向云端芯片的全面探索。”

和那些义无反顾的开源信徒不同，最初使用Arm架构的云知声，在拥抱RISC-V之前有过犹疑。

“2018年我们做了一款芯片是基于Arm架构，2019年下年半，用平头哥RISC-V IP设计芯片最初的想法是省钱，这个尝试让我们发现RISC-V也不差。”云知声智能科技股份有限公司联合创始人李霄寒说，“最初我们对RISC-V也是观望的态度，不想在选择芯片技术路线上为自己增加不确定性，但随着RISC-V产品和生态的发展，我们最终还是选择和平头哥合作。”

回顾这个历程，李萧寒认为选择RISC-V有两个主要原因，一方面是发现越来越多的合作伙伴使用RISC-V和平头哥的IP，另一方面是算法的适配和兼容，平头哥的IP的兼容性和延续性都特别好，这样我们在一款芯片上将算法优化到极致之后，到第二款芯片时工作量就会少很多。

云知声就是这样被RISC-V的省钱吸引，最终发现RISC-V产品力和生态更大的吸引力。

正是这些一个个公司和开发者的支持，才有了过去5年间RISC-V的飞速发展。在这个过程中，平头哥玄铁处理器也已成为国内RISC-V领域影响力和市场占有率最大的处理器产品系列。

图2: RISC-V 芯片观望、试水、踩坑后，RISC-V站上了进入黄金时代的跳板

“很多时候芯片做出来，只是万里长征的第一步。”这是孟建熠常说的一句话，这么多年芯片行业的经验，他深知生态建设的重要性。

从简单的热爱到商业化，

从生态建设1.0到2.0

“生态建设1.0阶段，是围绕CPU、芯片、开发工具、基础软件、应用等单一软硬件技术栈进行的技术创新，平头哥通过5年时间不断地拓展RISC-V技术、性能、应用的边界，形成了以玄铁RISC-V为核心的生态体系。”孟建熠进一步表示。

“现在，玄铁RISC-V生态进入与各大生态体系深度交融的生态建设2.0阶段，这主要体现在：一方面，RISC-V生态逐渐往标准化、规模化的方向大步前进；另一方面，处理器生态与操作系统生态之间的壁垒打破，合作更为紧密且深入。我们相信，这将大大激发RISC-V大生态的潜能。”

但打破处理器生态与操作系统之间壁垒的艰辛，只有亲历者才会铭记。

谷歌安卓项目工程总监Lars Bergstorm说，他见过的第一个让安卓系统真正在RISC-V硬件上跑通的工作来自平头哥，亚太地区的贡献真正推动了开源项目的发展。

其实，平头哥做RISC-V兼容安卓从零到一的突破，是因为在设计出玄铁910之后，为了能够将玄铁910用起来提出的一个想法。

平头哥资深技术专家李春强2020年提出想做RISC-V兼容安卓的时候，最初团队内也有反对的声音，毕竟平头哥是一家商业化的公司，要兼容庞大的安卓系统，首先面临工作量的挑战，其次短期内也很难看到资源投入后的效果。

经过内部的多番讨论之后，从RISC-V整个生态发展的视角，平头哥最终还是决定投入一些资源率先在业界做兼容安卓的工作。

图1: RISC-V 芯片观望、试水、踩坑后，RISC-V站上了进入黄金时代的跳板

这才有了2021年初安卓系统首次在玄铁910处理器上流畅运行，2022年谷歌官方首次对RISC-V架构的原生支持。

在适配安卓过程中，平头哥累计进行了12万余行代码的修改。如此庞大代码修改背后是工程师的付出。

让李春强记忆犹新的是，平头哥团队做安卓适配的一位年轻帅气的工程师，为了尽快完成安卓的适配工作，人消瘦了不少。但当安卓系统成功在玄铁910上运行起来的瞬间，略显憔悴的这位工程师眼里有光，还发出了爽朗的笑声。

正是有平头哥的坚持，和一次次在RISC-V领域从零到一的突破，才能在玄铁RISC-V生态大会上看到，平头哥已基本完成国际及国内主流操作系统与RISC-V的全适配，包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龙蜥、openKylin、统信、创维酷开系统、RTT等操作系统。

这意味着RISC-V已经完全有能力通过云、桌面、终端等不同操作系统承接软件应用，上层应用开发者0代码即可顺滑实现架构兼容。

平头哥还在玄铁RISC-V生态峰会公布了生态计划。面向芯片开放社区的15万开发者，平头哥首度推出在线学习平台“RISC-V学院计划”，鼓励参与全球RVFA认证。针对行业伙伴，平头哥推出“玄铁优选芯片”计划，推动生态芯片落地；同时设置“玄铁优选伙伴”，首批授予给全志科技、爱普特、算能、博流智能、清微智能、云知声、匠芯创、AFP物联等8家公司，肯定他们对RISC-V生态作出的突出贡献。

孟建熠始终认为，中国公司应该在RISC-V国际基金会做更多工作，在推动RISC-V国际标准建设中发挥关键作用。

RISC-V国际基金会CEO Calista Redmond会上介绍，基金会22位高级会员中有12名来自中国。在国际标准建设中，平头哥领导了其中的11个主要技术小组，推动了29个技术方向的标准制定，是公认的投入力量最大的中国机构。

身处国内最大的RISC-V会议，孟建熠回想起2016年第一次在上海参加RISC-V峰会。“那个更多是学术会议，参与者学生和学者比较多，大家觉得它可能是一个‘时髦’的技术。”

“7年快过去了，参加我们玄铁RISC-V生态峰会的人员发生了变化，今天很多参会者都是来自企业的人，RISC-V已经从简单的热爱变成了可商业化的技术和产品。”这是孟建熠最大的感触。

图0: RISC-V 芯片观望、试水、踩坑后，RISC-V站上了进入黄金时代的跳板