阿里发布芯片平台“无剑600”，RISC-V跨入2GHz高性能应用新时代

2022 RISC-V中国峰会主席、平头哥半导体副总裁孟建熠在做题为“持续推进RISC-V技术与生态的发展”的主旨演讲时指出，“总的来看，RISC-V技术完善度越来越高，生态多样性越来越体现，参与者越来越多”。例如，RISC-V国际基金会已经布局70多个技术小组开展技术标准制定；超过160个面向各领域处理器核，各行业渗透率越来越深；SPECint性能首次超过10分，进入高性能计算的行列；会员超过3100家，比2021年增加130%。

2022 RISC-V中国峰会主席、平头哥半导体副总裁孟建熠

一些标志性的事件也令人印象深刻，包括：

• RISC-V处理器在IoT的应用规模超100亿，用12年的时间完成了走出校园到量产100亿颗初级阶段。更为重要的是，中国公司的出货量占50%，在技术和应用上的贡献度越来越高。
• Clockwork发布首台基于RISC-V的便携式计算机，尽管性能还比较弱，但或许10年后来看，它的一小步可能是RISC-V架构的一大步；
• Intel设立10亿美元创新基金，全面支持RISC-V生态发展；
• SiFive估值超25亿美元，赛道热度快速提升。

他预测称，随着RISC-V技术和应用的继续演进，以下3个趋势将成为必然：首先，RISC-V将继续向高主频、高性能演进，2022年将成为RISC-V生态性能从1GHz走向2GHz之年；其次，随着稳定硬件的出现，RISC-V架构软硬件全栈成为必然趋势，从IP到SOC、到开发板、SOM、操作系统和应用软件等方面将得到全面的优化；最后，RISC-V架构将走向更广的生态合作，在商业合作上将会有更多的新模式、软件持续丰富，应用不断多样化。

“平台+SoC原型”的创新方式

为了更快、更好地孵化出更多高性能的RISC-V芯片，满足更多不同行业的需求，丰富RISC-V上层应用，平头哥此次以“平台+SoC原型”的创新方式推出无剑600。

公开的资料显示，无剑600平台是当前全球RISC-V性能最高的可量产SoC芯片设计平台：支持4核高性能RISC-V处理器，最高主频可达2.5GHz，实现了CPU+XPU异构架构的全面优化；支持64位LPDDR4X，最高吞吐率4266MT；整合4TOPs的Int8 AI算力；全流程满足GP TEE国际安全标准。

“更开放”、“体系化”、“定制化程度更高”是平头哥赋予无剑600最鲜明的标签。

与单纯买卖芯片的模式不同，与授权标准的、几乎不可改的处理器IP也不一样，无剑600平台的目标在于帮助更多的人设计满足需求的高性能RISC-V芯片，共同推动RISC-V生态繁荣。因此，无剑600平台实现了CPU+XPU异构架构的全面优化，适配GPU、NPU、VPU、DSP、ASIC等众多第三方IP，将来也欢迎更多第三方IP适配。  

与此同时，IP公司可基于无剑600来打造RISC-V整体生态上的能力，而下游厂商也不用再找IP公司逐个授权、相互调通，而是进入了系统级、体系化的框架，可更高效地开发芯片。同时，开发者可从底层处理器层面进行定制，最大程度地挖掘软硬一体联合优化的潜力。

基于无剑600平台设计的高性能RISC-V SoC原型：曳影1520

基于无剑600平台，平头哥“打样”了多模态AI处理器SoC原型芯片曳影1520，采用4核高性能玄铁RISC-V处理器C910，最高主频达2.5GHz，最高吞吐率4266MT，AI算力达4TOPs。曳影1520支持全链路安全防护，具有4K视频处理能力，同时包含丰富的异构计算和高速IO资源，其性能足以覆盖边缘计算、人工智能、图像识别、多媒体等多种场景。目前，曳影已在阿里展开应用，未来也可提供给尚未收到定制化芯片的开发者，提前在曳影上开发系统和软件，进一步缩短产品量产的时间。

平头哥方面透露说，之所以取名“曳影”，源于“古有神剑曳影，置匣中如龙虎之吟，必要之时则腾空而舒，剑尾拖一长长白影，无可抵御。”作为无剑600平台上首颗SoC原型芯片，命名“曳影”，取其内含巨大威力，轻巧、但锋芒初露之意，饱含平头哥对RISC-V前景的殷切期许。

另一个值得关注的点，是在无剑600平台上，平头哥与龙蜥社区、中科院软件所PLCT实验室进行了软硬件全栈的联合优化，完成了RISC-V与龙蜥操作系统的3000多个基础包适配，并在曳影1520上首次运行FireFox浏览器、LibreOffice等大型桌面级软件，以及Hexo和Open Rocket等基于NodeJS和JAVA的应用，极大拓展了RISC-V的想象力。

无剑600平台已适配龙蜥OS，并首次运行LibreOffice Writer/Impress/Calc等桌面级软件

龙蜥操作系统(Anolis OS)定位于服务器端，支持多种主流芯片架构和计算场景，兼容CentOS生态，是一款主流的、开源的、基于Linux的云计算操作系统。龙蜥操作系统拥有丰富、复杂的软件栈，对芯片的要求非常高。以前，RISC-V可跑基于Linux的Ubuntu桌面应用操作系统，现在，RISC-V芯片可适配主流云计算操作系统，引领了RISC-V与Linux的技术融合，有望将RISC-V推往桌面端乃至云端。

全栈适配龙蜥操作系统，凸显了RISC-V可深度定制化的软硬联合优化能力。在适配过程中，平头哥针对特定领域、特定应用实现了从处理器到上层软件的联合优化，让用户获得更好体验。目前，基于无剑600平台可运行龙晰社区的Alibaba Dragonwell、Alibaba Node 等云上应用，OpenJDK、NodeJS、Python 等上游社区常见应用，以及NCNN等常见AI 应用。

在谈及为什么会以“平台+SoC原型”的方式推出无剑600时？孟建熠回应称，基于无剑600芯片设计平台，开发者和厂商一方面可定制高性能RISC-V芯片，显著降低芯片开发成本和风险，大幅缩短研发周期；另一方面，曳影1520的现身，让大家能够对RISC-V的能力看得见、摸得着、可评估。这对于那些在等待定制化芯片到来的开发者来说，可以提前在曳影1520上开发自己的系统，缩短产品的Time-to-market。

更现实地说，尽管RISC-V发展潜力巨大，但相关软硬件技术和生态未完全成熟，应用主要集中在中低端的IoT领域，尚未实现高性能芯片的商用突破，此次RISC-V从1GHz到2GHz的商用落地，从性能上说，是一个重要的分水岭，给不少原本处于观望状态的用户吃了“定心丸”。

砥砺前行的一年

目前，在RISC-V国际基金会中，平头哥参与了29个技术方向的标准制定，主导负责了10个技术小组，是公认投入力量最大的中国机构。

孟建熠表示，从技术角度来看，过去的一年，平头哥正在尝试从通用性能走向面向领域的性能提升——2019年发布的玄铁C910处理器，通过发挥自研指令集的能力，在通用计算能力上性能相比传统指令架构提升20%以上；2022年，通过矢量扩展和全链路软硬件能力的提升，在MLperf Tiny的测试中，取得4项第一，走出了DSA扩展的重要一步。

“未来，平头哥将在通用计算和DSA两个方向上继续演进，持续推动处理器IP的研发，加速RISC-V架构在性能和应用上向纵深方向挺进。”孟建熠说。

根据规划，平头哥将在现有7款处理器产品的基础上，继续推进3个系列产品——C系列面向高端复杂计算场景，E系列面向高能效低成本的应用场景，R系列面向工控车载场景。C系列未来将进一步往优越的性能方向推进，E系列进一步推进能效，而R系列，将推动车规、实时方面的技术演进。

软件工具和基础软件方面，持续推动全栈软件适配玄铁CPU，将是平头哥接下来的工作重点之一。第一，在编译器层面，持续推动GCC与LLVM的优化，让RISCV架构达到商用产品的性能。同时在开发工具上，一方面自研CDK、CDS集成开发工具，兼容第三方的RISC-V Core，让玄铁Core支持第三方的工具，并在AI方面提供HHB AI部署工具。第二，在基础软件方面，持续在基金会推进CSI标准，持续推动RTOS、Linux和Android研发，并在此基础上，在无线连接、语音和视觉方面推动应用框架设计。第三，提供从硬件安全到软件安全的全套体系，支持从端到云的创新。未来，开发板将不需要携带，通过云上实验室无时无刻的提供接入服务。

除了处理器，平头哥在RISC-V OS软件方面也进行了大量投入，尤其是推动了RV32位的COMPAT模式和SVPBMT两个特征进入Linux主线。其中，COMPAT模式可以让更多的32位应用在64位LInux上运行，在保持32位应用兼容性的同时降低内存空间使用；在5.19大版本的106个patch中，和SVPBMT相关的43个贡献都与RISC-V和玄铁CPU有关。

在开发Android系统的过程中，平头哥相关硬件不但支持最新版本Andorid12，还在Github实现100多的改动，修改了2000多文件，进行了12万行代码的修改，为RISC-V接入Android生态做出了重要贡献，让RISC-V为承担重型软件协议栈做好了准备。

孟建熠还分享了公司与RISC-V生态合作伙伴的深度合作案例：

• 通过2年的合作，基于玄铁910 GPU/NPU异构计算平台，平头哥与Imagination已经可以提供硬件IP到优化的软硬件异构计算方案。该方案是RISC-V领域最成熟的可量产的方案，支持主流的图形加速库。
• 在调试领域，平头哥与劳特巴赫进行了合作，拥有劳特巴赫调试器的合作伙伴可以通过其调试器和跟踪器实现对玄铁CPU的调试和跟踪。通过cJTAG调试协议，支持MMU、SystemBUS和FPU组建的调试。
• 高端芯片方面，在2021年推出D1的基础上，平头哥正与珠海全志一起推动玄铁906、907在高清视频视频、智慧视觉和智能语音方面的研发与产业化。同时，南京博流智能也与平头哥在语音和MCU领域开展了深入的合作。
• 矽速科技在D1芯片的基础上开发了荔枝RV开发板和在线训练平台，支持开发者在MaixHub上实现在线模型训练，目前已经达到1万名用户。

“RISC-V与其它架构最大的区别在于它是开源的。也就是说，全球目前有很多并行的技术和新的需求在同时推动架构完善，这与现有的一些由一家公司维护一个架构的模式完全不同。”孟建熠强调称，从产业的角度来看，这是以开源模式推动新兴计算机体系结构的创新做法，对那些希望在体系结构上寻求突破和创新的公司来说具有相当的吸引力。但他也同时提醒产业界说，接下来，RISC-V架构还需要变得更加稳定和可靠，这样才能确保上层软件的适配更加容易，更加丰富，为各领域今后向纵深方向发展奠定基础。。