阿里玄铁五年考，CPU新生态探路难

被视为“AI（人工智能）风向标”的英伟达GTC 2024（NVIDIA GPU技术大会2024），时隔5年后终于回归线下。

北京时间3月19日凌晨，当英伟达CEO（首席执行官）黄仁勋面对万人观众亮出首款Blackwel架构的芯片B200时，因其可以处理数万亿个参数的模型，计算的AI性能是H100的五倍，使得这一AI芯片被冠以“地表最强”。

从架构到处理器，从自研能力到应用场景，英伟达的成功也被归益于生成式人工智能的发展。

但在物联网与人工智能领域拥有20多年经验、现任万物云管理合伙人兼首席科学家的丁险峰看来，英伟达的市值从20年前以Bilion（十亿美元）计到现在以Trilion（万亿美元）计，能实现1000倍的增长，“本质并不是它的芯片与其他芯片差异化有多大，英伟达的成功，其实是它的CUDA（一套通用并行计算架构）生态的成功”。

原来，围绕自研的并行计算平台和API（应用程序编程接口），英伟达构建起了一个CUDA生态，且进入这一生态的、要与相关软件兼容的第三方GPU（一种专用处理器）公司，需要接受英伟达提出的条款要求。“生态一旦建立，之后便会势不可挡。”丁险峰说。

实际上，越来越多的中国芯片产业人意识到，生态差距才是需要打破的那道墙。于是，以阿里巴巴为代表的科技巨头们闯入半导体产业斥资造芯，在解决中国算力困境的过程中，还把目光聚焦在了RISC-V（第五代精简指令集）架构上，意在CPU（中央处理器）领域构建起一个新的生态。

一、路径选择

RISC-V是一种指令集架构，作为软件和硬件之间的关键技术，由图灵奖得主大卫·帕特森（David Patterson）领导团队研发，并在2010年宣布对外开源，免费提供给高校师生、开发者、创业者以及商业公司，供他们使用并进行开发。

除了开源，RISC-V还具备简洁、灵活和可拓展性，更适配智能硬件的开发需求，能降低芯片设计厂商的开发成本与时间消耗。

中国工程院院士倪光南指出，当前CPU市场主要被x86架构（一种计算机处理器架构）与ARM架构（一种计算机处理器架构）垄断，中国芯片产业要想打破局面，实现自主可控，“基于开源的RISC-V架构发展创新将是机遇”。

此前，指令集架构作为芯片成型的起始，一直以来都被英特尔的x86架构以及英国的ARM架构垄断。

英伟达曾经想收购ARM公司，但以失败告终。之后，ARM被软银集团纳入麾下。但软银集团不能维持ARM的正常经营，又将其推向资本市场。自ARM架构被带入桌面级市场后，x86架构的优势逐渐消失，市场份额急速下滑。包括高通、苹果、华为等在内的巨头企业，都高度依赖ARM公司的架构授权。

但ARM架构并非不可替代。阿里巴巴布局芯片产业之初，就把目光瞄准在了RISC-V架构上。

丁险峰过去在阿里云担任首席智联网科学家，他还曾作为芯片策略组长，深度参与了阿里巴巴在解决中国算力瓶颈方面的相关研发工作。

6年前，阿里巴巴收购杭州芯片设计企业中天微系统有限公司，将业务整合成立平头哥半导体芯片公司，先后面市“含光”“倚天”“羽阵”等系列芯片，从而落实算力普惠这件事。

上述焦点之外，阿里巴巴在CPU领域尤其是RISC-V生态方面的布局，却被忽视了。

孟建熠曾是平头哥副总裁，他还是阿里巴巴达摩院RISC-V芯片业务的负责人。据他回忆，在2018年达摩院选择RISC-V技术路线之初，内部存在不同意见，“我们做自研架构是有基础的，但要转到RISC-V架构上，没有看到未来的商业可能”。“商业化想要走得快，背后需要的投入更大。”孟建熠也知道，取代一种架构非常难。但未来一定存在一个合理趋势，即三种架构持续并存，各有自身优势的应用场景。在讨论了好几个月后，孟建熠说服了团队走下去。

2019年，达摩院第一款RISC-V处理器玄铁C910面市。至今，这一自研处理器家族已有9款产品，成为国内RISC-V领域市场占有率最大的处理器IP（知识产权）系列。

官方并未给出玄铁处理器在行业内的具体市场份额占比。但在3月14日举行的2024玄铁RISC-V生态大会上，达摩院院长张建锋给出了这样一组数据：玄铁处理器IP在全球合作授权客户超300个，授权数超过800个，量产出货超过40亿颗。

产品商业化能力展现的同时，张建锋也指出玄铁处理器的下一步演进路径：向PC端、设备端等更高端算力的方向提升。

二、产业迎考

国内一家芯片企业创始人黄文隽，一直在国产GPU架构方向展开自研。提及玄铁处理器，因其多用于控制嵌入式系统操作，普遍应用于IoT（物联网）领域，不免被他吐槽，“很简单的芯片处理器，几分钱一颗，没有技术含量”。

基于RISC-V架构开发的处理器产品，初期确实会被诟病“低性能”“应用窄”。

但软件解决方案提供商——江苏润和软件股份有限公司项目经理魏明冲，在玄铁RISC-V生态大会的展区，向记者现场演示了基于RISC-V架构和开源操作系统，团队在智慧交通领域落地的终端解决方案。在流畅的实时画面背后，魏明冲说，是玄铁的高性能处理器满足了端侧对图像、音视频处理等系列需求。

提及高性能算力芯片，市场的聚光灯往往投注在英伟达、高通等企业及相关产品身上，“它们也都经历了从低性能产品升级进化的过程”，魏明冲希望扭转外界对玄铁的认知偏见。

会上，张建锋并不否认玄铁处理器的多款产品应用于嵌入式系统，但他补充说，在这一应用变得普及后，玄铁处理器在新型算力方面也有突破。

以过去一年发布的三款处理器为例，玄铁C907作为全球首次实现针对AI拓展的处理器，其端到端的性能直接提升了7倍；升级后的玄铁C920，AI性能也提升了4至6倍；玄铁R910则专注在实时领域，代表RISC-V在要求更高的自动驾驶或机器人等领域，进行适配和普及。

因RISC-V指令集免费授权、成本低，“可以让很多芯片厂商甩掉历史包袱”，在魏明冲看来，降低开发成本，避免未来可能被限制的风险，是开源指令集的优势所在。

为研发更高性能的算力芯片，一家名为知合计算的高性能通用可扩展处理器研发商，正与达摩院展开合作，孟建熠成为背后的关键人物。

去年10月，告别平头哥副总裁一职，孟建熠独立创业，成为知合计算的CEO。“希望RISC-V走得更快点”的孟建熠，选择到阿里巴巴的下游去做事。

深度参与玄铁处理器产品从前期规划到更高性能提升的过程后，如今，孟建熠作为玄铁RISC-V生态的一员，想与达摩院一起解决行业难题，“现在缺少真正能够在RISC-V产业里面大规模量产且高性能的芯片”。

会上，达摩院宣布，除了朝AI加速、低功耗、安全等方面升级迭代玄铁的产品线，还计划于今年内推出下一代处理器C930，为RISC-V向更高性能的探索奠定基础。张建锋认为，AI爆发带来新型算力需求的激增，“RISC-V发展正迎来蝶变，产业即将进入应用爆发期”。

如今，李春强接过担子，成为带队达摩院玄铁RISC-V团队的资深技术专家。“大家认为RISC-V是为AI而生的架构。”李春强介绍，团队通过扩展指令定义的方式，把CPU和AI的算力融合起来，使得AI的算法模型可以快速、便捷地跟RISC-V高效融合。“AI原生时代具有扩展性，也需要让更多的硬件资源具备计算能力。”在孟建熠看来，RISC-V天生就应该做好这件事。

而从高性能处理器的角度分析，想要把技术能力拉出来，“边界到底在哪里？”孟建熠认为，这个问题不单单考验着达摩院的玄铁团队，包括知合计算以及更多芯片、系统、软件、终端等产业下游的整个玄铁生态，都需要有所反馈，这样RISC-V才会成为一个正向循环的体系。

三、重塑生态

如何让开源的指令集RISC-V实现产业落地，这是孟建熠、李春强以及玄铁RISC-V团队一直以来的任务。

“在指令集的标准制定或参与，以及处理器之外，还要在工具、操作系统相关的软件方面做很多研发工作和资源投入。”李春强认为，玄铁不只要“打地基”，还要在跟产业链合作的过程中，成为RISC-V生态构建的“牵引线”。

李春强介绍，玄铁已经与国产操作系统openKylin（开放麒麟）、OpenAnolis（龙蜥社区）、openEuler（欧拉系统）、OpenHarmony（开源鸿蒙）等有深度合作，还与国际上的Ubuntu（一个操作系统）、Debian（一个社区）等在RISC-V方向展开紧密的结合，“安卓系统和我们在三四年前就启动了跟RISC-V的融合”。

孟建熠在参加2024玄铁RISC-V生态大会前夕，曾登录GitHub（一个面向开源及私有软件项目的托管平台），对与三大架构（x86架构、ARM架构以及RISC-V架构）相关的项目数据展开搜索。他发现与RISC-V架构相关的项目，已经超过ARM架构相关项目的三分之一。

虽是后来者，RISC-V架构发展的后劲十足。2022年，采用RISC-V架构的处理器实现全球出货规模100亿颗。相较之下，各个架构从提出到出货规模以百亿计，英特尔x86架构历时几十年，ARM用时17年才实现。

罗马不是一日建成的。张建锋总结，“市场增长率远远高于以前的传统架构，年均复合增长率保持在40%以上”。

RISC-V的旺盛生命力还反映在开源社区中。成立于2015年的RISC-V基金会，从最初只有17名会员，发展到2024年已有4000名会员。

张建锋看到，全球超过70个国家和地区投入到RISC-V产业中，印度甚至将RISC-V定为国家的发展战略。RISC-V能否长成一个成熟生态，张建锋认为，关键在于其生态是否足够繁荣。

黄文隽的合作伙伴，也有做RISC-V的芯片企业，他的理解是，开源开放的RISC-V生态必然是“覆盖全球的大生态”。从技术到产品齐头并进的迭代，“是按照摩尔定律的节奏在演进。”但黄文隽也看到事情的另一面，“RISC-V的市场太碎片化了”。

当前，芯片领域的架构生态会切入服务器、桌面、移动端这三大类，黄文隽分析认为，玄铁主要做的是比移动端还小的嵌入式处理器，这就必然会让做元器件、系统等硬件、软件的厂商有其独立的生态。

区别于x86、ARM在企业级市场的应用，“RISC-V现在显然不能满足应用需求”，黄文隽还表示，ARM的授权方式是自身把生态做起来，让大家都好用，为每一个场景赋能，但RISC-V是开放授权，这就意味着生态里的参与者各做各的。

在玄铁RISC-V生态大会上，一位行业人士也向记者证实了这一点，尽管行业内有RISC-V基金会牵头，国内推动构建RISC-V生态的阿里巴巴和中国科学院也有交互，但“基本上是各搞各的”。谈及原因，他只留下四个字：商业利益。

与下游厂商一起推动产业软硬件的生态建设，李春强没有回避“钱”的问题，他认为其中最关键的就是“让我们的合作伙伴在RISC-V的生态圈里真正赚到钱”。

姜怀所在的公司，正在利用大模型开发企业级AI应用，他个人也对玄铁RISC-V的开源架构生态有所关注。“好不好用。”他又将看似简单的四个字展开解释，开发者看得更多的是“能不能赚到钱，有没有企业买单，竞争对手多不多，架构生态能否为我们的目标服务”。

实际上，达摩院以及玄铁团队也清楚，当RISC-V面向更多不同的应用后，就会面临标准化、碎片化等难题。

一年前，孟建熠把RISC-V比作日出，以形容新架构及生态的光芒已初步照亮了东方。当时，他也强调，“做RISC-V的人不能孤立存在”。

一年后，张建锋站在台上呼吁：“RISC-V要真正走向主流系统，需要更多的标准化，也要更多的生态参与进来。”

走在芯片自主创新之路上的黄文隽认为，“RISC-V是中国芯片产业的机遇”是没法证伪的课题。但他认为，生态是合力构建的结果，从目前行业现实看，中国RISC-V生态仍在建设过程中，任重道远。

采访的最后，丁险峰说他更相信“时间的力量”，从海外一些大厂动辄数十年去做大做强生态的例证看，“不搞十年，怎么可能有生态”。细数达摩院玄铁RISC-V团队诞生至今的历程，丁险峰觉得，“过了五年没死，就很重要”。

（文中黄文隽系化名）

本文来自微信公众号：经济观察报 （ID：eeo-com-cn），作者：钱玉娟