聊一聊RISC-V处理器的二三事

聊一聊RISC-V处理器的二三事近几年，RISC-V在全球范围内攻城略池，不少企业都开始研发基于RISC-V架构的芯片。不过，研发并非易事，可谓有人欢喜有人愁。日前，Meta推出了RISC-V架构的AI推理芯片，受到了业内关注。与之相反的是，今年英特尔宣布消减成本，终止RISC-VPathfinder项目。波折的不止是企业，也有国家。作为三大架构之一的RISC-V，自然也受到了许多国家和地区的重视，其中以俄罗斯和印度的关注最多，本文就来聊一聊俄罗斯和印度在RISC-V方面的发展情况。

01俄罗斯RISC-V缘起Arm和X86的背刺想要了解RISC-V在俄罗斯的如何开始发展，可以先从曾经俄罗斯的CPU市场情况开始说起。2020和2021年时，俄罗斯电商YandexMarket统计了当时俄罗斯的CPU市场份额，英特尔和AMD占据着接近100%的市场份额。截止到2021年4月份的数据显示，AMD在俄罗斯CPU市场的占比为50.8%，英特尔占比为49.2%。其中，AMD的Ryzen处理器在俄罗斯的销量一直都名列前茅。来源：YandexMarket正常来说，如此的市场结构至少还会持续一段时间，直到某一家俄罗斯本地企业的兴起，从而打破AMD和英特尔的“统治”格局。但在2022年时，俄乌冲突发生后，以英特尔和AMD为代表的X86阵营宣布停止向俄罗斯供货。X86架构如此就断了。当然，俄罗斯也一直有所准备，早已计划将Arm作为备选方案。贝加尔电子公司是俄罗斯最著名的处理器设计企业，其自研设计了Arm架构的Baikal系列芯片。同样，还有按照俄罗斯政府的指示和要求，来制造的自研“Elbrus”CPU处理器，也同样是Arm架构，是俄罗斯的列别捷夫精密机械与计算机工程研究所的第四代Arm架构产品。靠山山倒、靠人人跑，作为备选的Arm直接背刺俄罗斯。2022年3月，Arm表示，通过电子邮件的形式确认:“根据英国、欧盟、美国和其他政府宣布出口限制和经济制裁，Arm已暂停向俄罗斯客户和合作伙伴提供产品和支持。”这给原本计划将Arm作为替代方案的俄罗斯服务器厂商们，打了一个措手不及。全力押注RISC-VX86和Arm的双双断供，使得俄罗斯在主流CPU架构上面无路可走，RISC-V就成了俄罗斯仅剩的选择。RISC-V的优势不必多说，其开源和中立性能够使得俄罗斯不受制裁的免费访问RISC-VISA规范。RISC-V国际社区相关的开源资源，俄罗斯企业和个人都可以使用，比如：支持RISC-V的Linux/Debian发行版、GCC/LLVM编译器、各种开源RISC-V处理器核（比如UCBerkeley的Rocket、来自中国的香山等）、各种软硬件工具链等RISC-V生态中的元素。并且，凭借开源特性，市场上涌现出很多开源的RISC-V核心，俄罗斯也可以直接将其用于商业用途。于是，俄罗斯在RISC-V方面下注。2021年，俄罗斯专门从事技术支持的企业集团Rostec与服务器公司Yadro和硅设计公司Syntacore达成协议，为计算机、笔记本电脑和设备开发RISC-V处理器。目标是到2025年，Syntacore开发出足够强大的RISC-V设计来为俄罗斯政府和教育系统提供动力。整个项目计划成本为300亿卢布（4亿美元），预计要销售6万个基于以RISC-V为主要处理内核的新处理器的系统。2022年，俄罗斯在国内成立了“俄罗斯RISC-V联盟”，参与发起的有俄罗斯服务器和存储系统制造商Yadro、俄罗斯国产处理器Baikal的开发商BaikalElectronics、AstraLinux操作系统开发商RusBITechAstra和莫斯科国立电子技术研究所。俄罗斯的“RISC-V”联盟的主要工作，就是集中于开发和采用基于RISC-V的行业标准，确保大规模工业用途的开发，为软件开发人员提供专家支持，同时培训学生使用RISC-基于V架构的技术。简而言之，这个联盟的工作就是帮助建设俄罗斯的RISC-V生态。实际上，国际上的RISC-V基金会与俄罗斯也有关系。RISC-V国际基金的创始成员之一Syntacore就是俄罗斯的RISC-V核心开发者。

SCR7架构图/SyntacoreSyntacore的主要产品是RISC-V处理器IP内核的SCR系列，拥有最高性能的64位内核SCR7，在2016年时，其已经推出了基于SCR3内核的SoC，是首批提供RISC-V商业原型的供应商之一。除了Syntacore，另一家俄罗斯RISC-VIP厂商CloudBear也是RISC-V国际基金会的战略成员。在俄罗斯不断推进RISC-V的过程中，俄罗斯的相关企业得到了成倍的利润增长。以俄罗斯RISC-VIP厂商CloudBear为例，2021年到2022年，其收入增长了2.24亿卢布，增长率达到540%；净利润从1150万卢布增长至1.785亿卢布，增长率达到1551%。同时，CloudBear的研发人员也所增长。现在，俄罗斯基于RISC-V的现成的处理器核心由BaikalElectronics掌握，BaikalElectronics计划在其开发Baikal-L和Baikal-S2处理器的项目中使用RISC-V上的IP核技术。这两个芯片一个是为了笔记本电脑设计，另一个是为了云计算服务器设计。此外，俄罗斯的微电子厂商Aquarius还在日前表示，将于2026年开始为电信和电子制造商提供自主研发的RISC-V处理器，计划在俄罗斯和国外的代工厂进行制造。Aquarius总裁透露，该项目团队由大约100人组成，并将继续扩大，现在公司正在寻找一名系统程序员，他将在Linux下为开发的RISC-V架构SoC开发和适配外围设备驱动程序，并为特定版本的图形核心适配视频驱动程序。Aquarius总裁VladimirStepanov表示：“开发的芯片计划用作我们设备的一部分，并将它们提供给计算机技术、电信和其他射频电子开发商的市场，这些开发商有兴趣用更现代和值得信赖的俄罗斯芯片取代外国芯片”。

02印度也希望发展RISC-V实际上，前文所述的RISC-V的优势对于其他国家也同样适用，这里不得不提到印度。因为印度直接将RISC-V作为国家指令集。在芯片制造领域，印度几乎是白手起家。印度唯一的半导体工厂是位于昌迪加尔的一家政府经营的工厂。并且这家工厂还是印度政府与一家现在已经关闭的美国芯片公司合作成立的。印度在2011年时，实施处理器战略计划，在全球范围内资助2-3个研制处理器的项目。当时，在计划的支持下启动了SHAKTI处理器项目，希望能够研制出与IBMPowerPC兼容的处理器。由于诸多原因，SHAKTI项目组与IBM的谈判一直没有达成一致。于是，2013年SHAKTI项目组直接转身拥抱RISC-V。在当时，这个项目组取得了9000万美元的经费支持。2017年，印度政府表示将大力资助基于RISC-V的处理器项目，批准向先进运算开发中心提供4500万美元资金，使得RISC-V成为印度的事实国家指令集。去年，印度政府宣布了数字印度RISC-V（DIR-V）计划，目标是基于开源RISC-V架构自主研发微处理器，并在2023年12月前实现流片。在2023-2024年之前商业推出第一批本土芯片组和下一代微处理器，以满足汽车、移动和计算领域对半导体不断增长的需求。总体来看，目前印度本土RISC-V处理器拥有两款成品芯片：Shakti和Vega。Shakti是印度首款自研处理器，基于开源RISC-V指令集架构，在2019年问世。这款Shakti将有6个不同的系列，能够做到覆盖嵌入式到主流的需求等不同市场的需求。不过，这款处理器的性能与主流的芯片还相差甚远。最新版本的Shakti基于180nm工艺，使用32位内核，运行频率在75Mhz~100MHz之间。Vega处理器的架构和工艺要更精进一些，得益于印度电子和信息技术部(MeitY)的资助，Vega从单核32位一直发展到64位，并且有五个衍生版本可供选择。即使如此，Vega也远远达不到印度政府期待的“世界级芯片”目标。也许是印度对RISC-V的重视，日前印度两家RISC-V的相关企业InCoreSemiconductors和MindgroveTechnologies，都已经获得红杉资本印度领投的种子轮融资。全球第一家生产实现RISC-VISA的芯片的公司——SiFive也直接在印度班加罗尔开设了一个新的设计中心，SiFive表示：“印度对RISC-V的热情几乎是无与伦比的。”不过，发展本土半导体产业并非易事。印度在芯片方面的人才仍旧较为短缺，许多才华横溢的工程师，只出自少数几个精英工程学院。人才的缺乏，限制了印度进一步研发RISC-V的相关芯片。

03总结无论是印度还是俄罗斯，RISC-V都已经在两国内受到了足够的重视。两国也已经自研出相关的RISC-V芯片。当然，除了在俄