來源：中國經(jīng)營報

　　本報記者 李玉洋 上海報道

　　近期，兩場RISC-V（開源指令集架構(gòu)）會議在上海、杭州兩地接連召開，一場是滴水湖中國RISC-V產(chǎn)業(yè)論壇（以下簡稱“滴水湖論壇”），另一場是2024 RISC-V中國峰會。

　　“這兩個會其實有點區(qū)別，滴水湖重在產(chǎn)業(yè)落地，RISC-V中國峰會則重在產(chǎn)業(yè)的未來，但談的都是高性能計算?！彪娮觿?chuàng)新網(wǎng)創(chuàng)始人兼CEO張國斌告訴《中國經(jīng)營報》記者，AI需要大算力，當然會成為RISC-V現(xiàn)在最重要的發(fā)展方向。

　　其中，中國工程院院士倪光南在“2024 RISC-V中國峰會開幕會”表示：“根據(jù)2023年年底的數(shù)據(jù)，在芯片領(lǐng)域RISC-V IP核出貨量達到130億顆，完成了ARM經(jīng)過30年才走過的歷程。”該消息讓業(yè)界振奮。隨著RISC-V在物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域批量應用，并在桌面計算、服務器、人工智能等領(lǐng)域迅速發(fā)展，未來RISC-V有望成為繼X86和ARM之后的第三大主流芯片架構(gòu)。

　　而RISC-V國際基金會人工智能與機器學習專委會主席、北京大學講席教授謝濤則期待AI能成就RISC-V生態(tài)，就“像當年P(guān)C成就X86生態(tài)，手機成就ARM生態(tài)”一樣。

　　在半導體行業(yè)資深產(chǎn)業(yè)分析師黃燁鋒看來，在今年滴水湖論壇產(chǎn)品推介中就能看到包含AI SoC、AI CPU在內(nèi)的RISC-V芯片?！斑@在任何CPU指令集的發(fā)展歷程中都是相當罕見的：短短四屆滴水湖論壇，人們見證了RISC-V的一路狂飆，現(xiàn)在AI又為RISC-V這輛跑車提供了一次‘氮氣加速’（指加速度很快）的機會?！彼硎尽?/p>

　　RISC-V優(yōu)勢在開放性、靈活性

　　“RISC-V是CPU指令集，談AI芯片，CPU指令集和它有什么關(guān)系？”謝濤表示，今年4月11日， RISC-V國際基金會理事會官宣，人工智能/機器學習是2024年RISC-V國際基金會頂級關(guān)鍵戰(zhàn)略最優(yōu)先的戰(zhàn)略。

　　在今年的世界人工智能大會上，RISC-V國際基金會理事長戴路也表示，RISC-V是最適合AI的指令集架構(gòu)。此外，加拿大AI芯片獨角獸Tenstorrent首席CPU架構(gòu)師練維漢指出，RISC-V非常適合做AI計算，比如大語言模型的存取非常破碎、混亂，這是CPU最擅長做的。

　　不僅如此，嵌入式處理器開發(fā)商MIPS CEO Sameer Wasson也在滴水湖論壇上表示，作為技術(shù)奇點的生成式AI，及數(shù)據(jù)驅(qū)動的資本投入，推動著RISC-V時代的到來。

　　謝濤認為，基于RISC-V構(gòu)建AI算力的優(yōu)勢在于其開放性、靈活性，高度可擴展性、功耗和效率優(yōu)勢，以及生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)的強有力支持。“像當年P(guān)C成就X86生態(tài)，手機成就ARM生態(tài)，我們期待AI成就 RISC-V這樣的生態(tài)?！敝x濤說。

　　“目前，RISC-V AI芯片有兩種主要模式：一種是緊耦合模式（integrated），適合低功耗領(lǐng)域（RISC-V+AI），一種是松耦合模式（attached），適合大算力領(lǐng)域（AI+RISC-V）?！敝x濤表示，前者以CPU主干為骨架，集成在CPU內(nèi)部，共享程序計數(shù)器、寄存器等流水線單元，只是在執(zhí)行單元部分增加矩陣或向量單元；后者則外掛在CPU上，會有獨立的流水線、寄存器堆、緩存等，是協(xié)處理器，可以接收來自及一個或多個CPU的指令，異步執(zhí)行不同CPU提交的任務。

　　黃燁鋒進一步指出，RISC-V + AI的緊耦合模式就是通過指令集擴展實現(xiàn)AI加速，理論上，ARM公司的Neon、Helium（前者是適用于ARM Cortex-A系列處理器的一種128位SIMD擴展結(jié)構(gòu)，后者是ARM Cortex-M系列產(chǎn)品的MVE一種新的矢量指令集擴展）都屬于此類；AI + RISC-V的松耦合模式則在RISC-V CPU的基礎上，增加協(xié)處理器或加速器——ARM家族的代表是Ethos NPU（該系列是ARM推出的AI微加速器）。

　　以緊耦合模式的RISC-V AI芯片為例，本次滴水湖論壇展示了來自進迭時空（杭州）科技有限公司的SpacemiT Key Stone K1，號稱是“全球首款8核RISC-V AI CPU”，這顆芯片采用了進迭時空自研的RISC-V智算核X60，它擁有8個核心，頻率最高2.0GHz，核心單核算力比ARM Cortex-A55高30%。

　　不過，謝濤也指出，我國乃至全球RISC-V+AI生態(tài)仍存在生態(tài)碎片化、資源投入嚴重不足、缺少組織統(tǒng)籌以及產(chǎn)學研協(xié)同不夠的挑戰(zhàn)。

　　如何撼動CUDA

　　在AI芯片領(lǐng)域，英偉達是絕對的市場霸主，其全球市場占有率高達90%。作為最有希望挑戰(zhàn)英偉達霸主地位的公司，AMD仍與英偉達有一個數(shù)量級的差距。

　　從近期的財務數(shù)據(jù)來看，數(shù)據(jù)中心業(yè)務是這兩大GPU巨頭增長的主要驅(qū)動力，并在2024年保持高速增長。

　　財報顯示，英偉達在2025財年第一財季（自然年2024年2月至4月）創(chuàng)下了260億美元的季度收入紀錄，其中數(shù)據(jù)中心業(yè)務貢獻了226億美元，同比增長427%。作為對比，AMD在2024年第一季度和第二季度的收入分別為55億美元和58億美元，數(shù)據(jù)中心銷售額分別達到23億美元和28億美元，分別同比增長80%和115%。

　　一個越來越為人熟知的事實是，之所以英偉達能成為AI芯片市場霸主，除其硬件產(chǎn)品性能優(yōu)秀外，更在于它構(gòu)建起了以CUDA（英偉達推出的運算平臺）為基礎的軟件棧。

　　“相比于英偉達，國產(chǎn)Al芯片除性能差距外，軟件生態(tài)差距更大。英偉達的成功不僅僅在于其芯片，更在于其軟件棧CUDA的成功?！敝x濤表示，CUDA是2006年英偉達推向市場的，經(jīng)過這么多年的發(fā)展，英偉達為CUDA生態(tài)投入120億美元，目前CUDA開發(fā)者已有450萬。

　　謝濤指出，如今國內(nèi)高端AI芯片企業(yè)達40多家，但軟件棧層面各自為戰(zhàn)，整體市場份額不足10%。

　　“一些國產(chǎn)和國際AI芯片公司也會采用所謂的‘打不過就加入’的思路，兼容CUDA軟件生態(tài)，特別是走GPGPU（通用圖形處理器）的路線。這樣的道路能解燃眉之急，但長遠來看還是受制于人?！敝x濤表示，當然還有一些AI芯片公司走的是非CUDA路線，但整體上來說AI算力軟件生態(tài)呈現(xiàn)小、散、弱的局面。

　　他還指出，指令集不統(tǒng)一，硬件架構(gòu)分散；軟件棧不統(tǒng)一，用戶學習成本高；算子覆蓋度低，用戶遷移成本高，以及企業(yè)各自為戰(zhàn)，沒有足夠的生態(tài)競爭力，這些都導致國產(chǎn)AI芯片競爭力的缺乏。

　　但英偉達的CUDA生態(tài)是相對封閉的。對此，謝濤指出歷史上能夠擊敗閉源霸主生態(tài)的往往是一個開源的生態(tài)。

　　“在IT歷史上，當一個閉源生態(tài)占據(jù)主導地位的時候，基本上沒有看到一個成功的例子是說第二個后來居上的閉源生態(tài)撼動（原先）霸主生態(tài)。但有兩大案例，是開源的生態(tài)去震撼閉源霸主的生態(tài)，一個Linus VS Windows，一個是Android VS iOS。”謝濤說，RISC-V指令集本身是開源的，且已有了相當?shù)男酒鲐浟考伴_發(fā)生態(tài)基礎。

　　言下之意，選擇RISC-V做AI芯片的理由又多了一個，即用開源的RISC-V生態(tài)來撼動英偉達的CUDA生態(tài)。

　　針對以上當前構(gòu)建我國RISC-V+AI生態(tài)存在的挑戰(zhàn)，謝濤認為，可以采用自下而上的思路，以RISC-V指令集擴展+開源系統(tǒng)軟件棧（并推成標準）為“公共開源根”，利用國際開放/開源社區(qū)“長葉”（基于開源根的商業(yè)軟件/芯片），形成“根技術(shù)開源”與“葉技術(shù)競爭”的技術(shù)生態(tài)優(yōu)勢。

　　謝濤提出，應聚焦邊緣計算和智能終端等多樣化應用場景，推動軟件生態(tài)的發(fā)展，進而帶動云上軟件生態(tài)，這種“農(nóng)村包圍城市”的策略來與現(xiàn)有巨擘抗衡，逐步建立RISC-V在AI領(lǐng)域的市場地位。再依托日益強大的RISC-V軟硬件生態(tài)，聚焦全球開源工具創(chuàng)新，最終達成類似Android VS iOS或Linux VS Windows的競爭格局。

　　關(guān)于具體破局思路，謝濤提出了國際標準+開源社區(qū)兩抓手?！耙皇且酝苿覴ISC-V國際標準為抓手到國際借力，把握‘根技術(shù)’，快速布局新市場（如智能終端、AI PC等），以推動國際基金會標準來依托上游國際開源社區(qū)貢獻系統(tǒng)軟件棧。二是以共建國際開源軟件生態(tài)為抓手到國際借力，到國際開源軟件生態(tài)（如Triton、SYCL）中發(fā)出中國強聲音?！敝x濤說。

　　在謝濤看來，Triton（開源的GPU編程語言）與SYCL（由英特爾主推，和CUDA同層級的跨平臺抽象層）是RISC-V AI生態(tài)發(fā)展的關(guān)鍵，SYCL被他類比為“編程模型中的RISC-V”，相對的CUDA是編程模型中的X86。

　　黃燁鋒指出，Triton實現(xiàn)了硬件無關(guān)的中間層表示，生態(tài)兼容負擔小，編程難度相較CUDA更低，但仍能實現(xiàn)接近于CUDA極限生態(tài)的性能。