专家：RISC-V没有性能天花板，2025年前后将超过x86和ARM

来源:电子发烧友网发布时间:2023-07-061815浏览

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）近日，国内RISC-V行业迎来行业嘉年华，SiFive联合创始人兼首席架构师Krste Asanovic来到中国，其是RISC-V架构主要发明人之一。Krste Asanovic在自己的演讲中提到了一个听起来颇为大胆的言论，他指出：“RISC-V没有性能天花板和应用限制，将拥有更好的处理器和生态系统，未来两到三年有望超越传统架构。”站在今天的视角来看，要实现对x86和ARM两大主流架构的超越，RISC-V需要实现巨大的跨越。不过，这也并非完全只是思想上的“大跃进”，RISC-V在前沿创新方面也确实取得了一些惊人的成绩。我们在过往的报道中曾多次提到算能的RISC-V CPU算丰SG2042，这款芯片将RISC-V架构带入了高性能计算（HPC)领域。

RISC-V架构对ARM架构的冲击

Krste Asanovic的言论看起来虽然很大胆、很冒进，但要实现也不是毫无可能。那么，接下来我们用RISC-V过往的发展速度结合现状来推论，Krste Asanovic的言论要实现的可能性有多大。在RISC-V完成100亿内核出货量时曾有数据指出，ARM架构用了17年完成了这一里程碑，RISC-V只用了12年。从这个角度来看，RISC-V的发展速度大概是ARM架构的1.5倍左右。不过，我们也不能小瞧了ARM架构，这一架构内核在Arm公司2021财年里完成了年出货292亿颗。RISC-V内核出货量要从2021年底的100亿颗到2025年的800亿颗。分析机构Semico Research预测认为，这期间RISC-V内核出货量的年复合增长率可能将达到114.9%。在2025年，RISC-V一年的内核出货量可能高达400亿颗。届时，RISC-V在各个主要市场的市占率将会有一个显著的提升。比如在物联网市场，市占率将达到28%，在工业市场的市占率将达12%，在汽车市场的市占率将达10%。而在Arm公司2022财年第三财季的报告中，单季度出货80亿颗已经是历史新高，以此推算这一财年ARM内核的出货量最多在320亿颗，同比增长不足10%。当然，RISC-V要想实现这样大跨度的增长，完全可以说是爆发，那么性能和生态确实都不能耽搁。从当前的行业现状来看，主流的商业RISC-V内核公司推出的内核性能基本都是对标ARM Cortex-A76，其中包括商用RISC-V内核昉·惊鸿8100芯片等，以及开源RISC-V内核第二代“香山”（南湖架构）开源高性能 RISC-V 核心。从这个维度来看，RISC-V和ARM架构之间的差距至少还有3-4年，因为ARM Cortex-A76发布于2018年5月，而很多对标的RISC-V内核都是发布于2021-2022年。不过，SiFive的Performance P600系列内核已经对标ARM Cortex-A78，时间差距已经被缩小到了1-2年。同时，显然RISC-V性能提速很快，预计今年底或者明年就会有对标ARM Cortex-X1或者ARM Cortex-X2的内核出现，而在这个领域，Arm公司最新发布的产品是ARM Cortex-X4。因此，以现在RISC-V内核性能提升的速度，2025年前后很可能在移动智能和嵌入式智能市场给高端ARM架构内核造成一定的冲击。可能你会说光有芯片还不够，还需要配套。这个问题笔者在上一篇文章已经提到，目前几乎所有的主流操作系统都已经支持RISC-V，并且几乎都是主线支持。就以Linux来说，基本上发行版的Linux操作系统都是支持RISC-V的。就连更适配的开源操作系统方面，也有谷歌这样的科技巨头参与其中，国内则是中科院计算所在主攻。确实，在几年前当RISC-V还在起步的时候，生态是最让人诟病的地方，并且当时看来这个问题很难去解决。不过，现在随着主流操作系统全部倒向RISC-V，再加上开源操作系统在研，生态的问题一下子便迎刃而解了。实际上，这个问题的核心所在还是内核性能，只要硬件够强，软件生态向RISC-V靠拢实际上只是时间的问题。

RISC-V架构对x86架构的冲击

当然，主流架构还有x86架构，这一架构主要面向的是嵌入式、电脑和服务器等。我们回过头去看一下算能基于RISC-V 的64核服务器级CPU算丰SG2042。该芯片基于高性能RISC-V内核，9-12流水线设计，支持乱序执行，主频高达2GHz，每个Cluster最多4个内核，单SoC芯片拥有64核，64MB共享三级缓存，多达32条PCIe Gen 4.0通道的CPU连接。在高性能计算这个市场，除了算能的SG2042，基于RISC-V核心的AI芯片Celerity，嘉楠科技全球首款支持RISC-V Vector1.0标准的商用量产芯片K230等。并且，我们有注意到，赛昉科技曾在2020年12月就推出过一款频率可达3.5GHz@TSMC 7nm的内核，也是面向数据中心、PC、移动终端、高性能网络通信、机器学习等领域，相信基于这款内核也会有更多RISC-V高性能计算芯片产品。对于高性能计算的RISC-V芯片，生态也已经逐步完善。比如，在PLCT的支持下，算能SG2042芯片目前已经适配了Ubuntu、Arch Linux、openEuler、Deepin等多款操作系统，Firefox和 LibreOffice等常用办公软件也能成功运行。其实RISC-V对x86架构的冲击强不强，从英特尔的反应就可以看出来，该公司已经大力投资开发各种基于RISC-V架构的芯片。

结语

中国工程院院士倪光南曾表示，“今天，RISC-V是中国CPU领域最受欢迎的架构。中国芯片产业和整个芯片生态将会越来越多地聚焦于RISC-V架构，中国的巨大市场将成为支撑RISC-V的重要基地。”在RISC-V出货100亿颗内核的成绩里，有50%由中国市场贡献。在当前的国际形势下，再结合中国芯片成长的历史，确实中国对于RISC-V架构的需求最为迫切，也更希望RISC-V架构能够覆盖从传统嵌入式、物联网到通用计算、高性能计算市场。RISC-V国际基金会肯定也看到了中国市场的潜能和创新力量，因此在2020年3月将总部位于美国的芯片技术非营利组织RISC-V基金会正式迁移至瑞士。RISC-V基金会首席执行官Calista Redmond称：“基于持续保证对开源技术和软件的支持以及规避可能带来的政治风险等诸多因素的综合考量，决定选择将基金会总部搬迁到瑞士。”反过来，如果RISC-V在2025年前后成为全球主流架构的排头兵，那么中国市场无疑是受益最大的。