从安卓移植到上车，2023年RISC-V技术展望
来源:电子发烧友网发布时间:2023-01-15956浏览
询问 AI电子发烧友网报道（文/周凯扬）不久前，《麻省理工科技评论》发布了“2023年十大突破性技术”，与AI作画、CRISPR基因编辑技术一起并列其中的，正是RISC-V，并称其为改变格局的一种芯片设计。随着RISC-V核心数突破百亿大关，无论是TWS耳机、硬盘、AI处理器上都开始用到RISC-V设计，不少公司也在努力将其带到数据中心和太空应用中去，在年初之际，我们就来对今年RISC-V的技术趋势做一个展望。
追求更高的AI性能
为了尽快打入服务器市场，与GPU、FPGA和各种ASIC加速器抢占份额，高性能AI芯片也是RISC-V的一个发力方向，尤其是在RISC-V Vector扩展 1.0版本正式落地的情况下。虽然RISC-V核心的单核性能目前相较x86和Arm还有一定差距，但RISC-V在先进工艺和更小的核心占用面积下，开始动用“核海”战术。就拿Esperanto的千核RISC-V AI芯片ET-SoC-1为例，该处理器借助台积电的7nm工艺，在单个芯片上集成了1088个高能效的64位RISC-V核心和4个高性能RISC-V核心，片上的DRAM内存控制器最多支持到32GB的LPDDR4x。在集成了这么多RISC-V核心的同时，ET-SoC-1的Die Size却只有570mm2，相较之下，同样使用7nm工艺的英伟达的A100 die size高达826mm2。当然，客户在选择芯片时自然不会只看核心数，最关键的还是能效指标。在进行推理运算时，ET-SoC-1的性能确实是不如A100的，前者的PCIe评估卡只能做到5059 inf/s的速度，而后者却可以做到39672 inf/s。但我们也不可忽略的功耗带来的影响，ET-SoC-1在实现这样性能的同时，工作功耗只有32W，而A100的功耗已经飙升至300W。所以，如果单论能耗比的话，ET-SoC-1在ResNet50下的推理表现还要高出A100 20%。
安卓支持正式提上日程
从平头哥在自研RISC-V芯片玄铁910上鼓捣了安卓移植以来，不少人都期待着有朝一日能够在RISC-V处理器上使用安卓，而且这样一来，无论是IoT、可穿戴还是车机等应用，RISC-V都能收获一大助力。可除了平头哥，和RISC-V国际基金会Android SIG中少数企业与组织的不懈努力外，谷歌却迟迟没有正式宣布对RISC-V的支持，在外人看来，给RISC-V做安卓软件移植也许是件吃力不讨好的事。毕竟不少Linux发行版本都已经开始了对RISC-V的支持，反倒是以开放著称的安卓没有接受RISC-V，那么RISC-V一人唱独角戏实属自讨无趣。可就在去年10月，安卓AOSP项目正式开始收录由平头哥提交的RISC-V安卓移植代码补丁，可以看出，目前的移植进度已经让谷歌和AOSP开发者社区看到了RISC-V的潜力，除了基础的音视频播放和蓝牙/Wi-Fi支持等功能外，平头哥还展示了在基于RISC-V的安卓系统上运行TensorFlow Lite模型。值得一提的是，虽然AOSP已经开始接受补丁，但需要注意该项目目前仅接受64位的补丁，且并没有任何计划去支持32位，所以对于一些低功耗的32位RISC-V处理器来说，就不用考虑安卓的支持了。这一做法也可以理解，毕竟谷歌和各种生态联盟，已经纷纷开始了“去32位”的工作，如果RISC-V芯片厂商想要面向安卓生态推出产品的话，就必须选择64位设计，而不像大部分Arm芯片一样，还留有32位安卓这一可选的余地。何况目前RISC-V在AOSP上的支持还不完善，缺少ART、模拟器、优化等。更不用说哪怕AOSP对RISC-V实现了完全支持，也并不意味着我们能马上用到运行安卓的RISC-V智能设备，要知道设备驱动、固件等等都是不存在AOSP的代码中的，而且软件本身也需要适配才能在新的架构上完美运行。可以说，运行安卓还只是第一步，适配的问题会花RISC-V开发社区更多的精力去解决。不过好在有了谷歌牵头，以及他们将RISC-V列为安卓Tier-1平台的声明，相信2023年我们能在RISC-V移植安卓的进度上看到更喜人的进步，无论是应用移植，还是新评估开发板的推出。而随着RISC-V笔记本的面世，如果今年能有RISC-V智能手机产品的面世，哪怕只是开发机，也能作为RISC-V安卓生态的强心剂。
数据中心里的通用处理器能有RISC-V的一席之地吗？
在消费电子市场呈现萎缩趋势的当下，服务器市场虽然也受到波及，但总归是不少厂商的营收大头。我们可以看到，Arm经过多年的布局，如今终于在数据中心开始快速崛起，Arm架构的服务器也成了云服务厂商提供的诸多选择里性价比最高的产品。RISC-V本身起步较Arm和x86就晚上一大截，更不用说是服务器市场了，为此哪怕是RISC-V热刚掀起的前两年，不少人都预计2030年才能看到RISC-V在服务器市场的身影。在上文中提到的不少高性能RISC-V AI芯片，其实也是针对服务器市场的，但从其体量来说，没法像通用CPU、GPU一样在这个市场做到畅通无阻。然而从去年开始，我们已经看到一些RISC-V在服务器市场发力的迹象了，比如Ventana发布的数据中心级RISC-V CPU，Veyron V1。这一5nm CPU的出现无疑是冲着第一的位置去的，3.6GHz的超高主频可谓当今RISC-V处理器之最了，192的最高核心数量也是朝Arm的Neoverse这样的架构看齐的，官方给出的SPEC2017性能更是超过了AMD的Epyc Milan 7763和亚马逊的Graviton3，至少在跑分上来说，有那么一点拳打x86脚踢Arm的意味了。不过Veyron V1也是处于刚流片没多久的状态，等到客户评估和投入使用，最早也只能在年底实现了。但在服务器通用处理器市场杀出一条血路本就是一件难事，从国内不少处理器厂商这些年的挣扎就能看出。今年我们应该会看到更多RISC-V在高性能通用处理器上的情报，但要想真正投入使用，进展速度或许会快过以前的Arm，但应该也要等到2025年才能有投入机房和上云的机会。
RISC-V大规模上车指日可待
如同数据中心一样，上车是每一个处理器架构的长期目标之一，但由于车规设计的特殊性，从布局到量产到上车，往往需要一个漫长的过程。难点之一就体现在了车规芯片的设计上，由于稳定性、功能安全性的考量，车规芯片的一些常用设计思路已经家喻户晓了，比如双核锁步等冗余技术。可对于车规芯片设计来说，并非设计思路面向车规认证即可，就连所用到的开发工具也都需要经过一系列的车规认证。好在如今ImperasDV、IAR Embedded Workbench等都已经推出了针对RISC-V功能安全认证版本。晶心科技、芯来科技、NSITEXT等IP厂商也纷纷为其RISC-V核心开展了ISO 26262的功能安全认证。正因如此，如今车规级RISC-V芯片已经在逐渐冒头，比如二进制半导体的伏羲2360，中科海芯的IM200等等，有望覆盖汽车的网关域、控制域、车机系统和照明等场景。在IP与开发验证工具逐渐补全的背景下，今年应该会有更多公司推出RISC-V车规芯片，尤其是已经开始布局RISC-V，并明确表示发力汽车电子的MCU厂商。不过，RISC-V车规芯片在高性能自动驾驶芯片上仍存在空缺，耐能的车规级芯片KL530虽然可以用于ADAS，但主要面向的是早就被其他车规AI芯片公司攻占的L1和L2自动驾驶。真正面向L4这样等级的RISC-V自动驾驶芯片只有Mobileye的EyeQ Ultra，而这款芯片今年才会正式面世，上车更是要等到2025年了，今年是否厂商从该方向发力，仍是一个未知数。
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