如果你有關(guān)注RISC-V開源處理器的發(fā)展，想必也沒有錯(cuò)過中科院發(fā)布的高性能開源處理器“香山”這一重磅新聞。早在該處理器第一版微架構(gòu)“雁棲湖”的介紹中，香山團(tuán)隊(duì)就特地感謝了對開發(fā)給予強(qiáng)力支持的北京微核芯公司，而在第二版微架構(gòu)“南湖”的開發(fā)中，微核芯也同樣參與其中。

這個(gè)名字可能對大家來說有些陌生，從其公司介紹來看，微核芯成立于2020年4月，主要從事RISC-V開源高性能通用CPU芯片的研發(fā)和銷售。在今年的RISC-V中國峰會(huì)上，微核芯更是表示在今年高性能處理器平臺(tái)的設(shè)計(jì)水平對標(biāo)ARM的服務(wù)器端處理器核，2023年對標(biāo)蘋果M1的高端桌面處理器核，2024年追平當(dāng)前國際主流處理器核性能水平。

這對任何公司來說都不是一個(gè)小目標(biāo)，更別說做開源處理器了，電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪了微核芯創(chuàng)始人郇丹丹女士，從她那了解到了微核芯敢放出這等“狠話”的底氣。

“開源”和“高性能”

微核芯參與了香山處理器兩個(gè)版本的合作開發(fā)，而自己將要推出的高性能處理器核心，也是走的開源路線。固然RISC-V作為一個(gè)開源指令集，RISC-V國際基金會(huì)的成員們也或多或少參與了RISC-V開源生態(tài)的建設(shè)，但市面上不少RISC-V公司都是走的閉源自研核心路線，微核芯卻選擇了開源。

郇丹丹表示，微核芯從創(chuàng)立定位的方向就是開源高性能通用處理器領(lǐng)域，希望突破過去傳統(tǒng)（閉源）CPU發(fā)展模式，能夠?qū)⑦^去曲高和寡的高性能CPU技術(shù)與行業(yè)應(yīng)用深度結(jié)合，帶動(dòng)各個(gè)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，走出一條全新的CPU發(fā)展之路。

微核芯堅(jiān)持的“開源”不僅指基于RISC-V開源指令集設(shè)計(jì)高性能處理器，還會(huì)更進(jìn)一步，將研發(fā)的高性能處理器設(shè)計(jì)平臺(tái)向全球開源。郇丹丹認(rèn)為，開源處理器如果只開源指令集并不能對于產(chǎn)業(yè)提供足夠的幫助，只有開源處理器設(shè)計(jì)及相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)才能夠真正給產(chǎn)業(yè)界帶來價(jià)值。

她解釋道：“我們之所以與計(jì)算所包云崗老師合作香山，是因?yàn)槲覀儓F(tuán)隊(duì)擁有超過20年的高性能CPU研發(fā)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，雙方能夠在產(chǎn)業(yè)與科研結(jié)合方面優(yōu)勢互補(bǔ)，也希望能夠在CPU領(lǐng)域建立一個(gè)全新的基于開源的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。”

RISC-V的服務(wù)器市場

在ARM對Neoverse核心的推進(jìn)下，目前數(shù)據(jù)中心已經(jīng)開始頻繁出現(xiàn)ARM的身影，反觀RISC-V在服務(wù)器市場卻少有動(dòng)靜。即便如此，微核芯有信心推出對標(biāo)ARM Neoverse的RISC-V處理器核心，那么從服務(wù)器生態(tài)角度來看，RISC-V真有能與x86、ARM一戰(zhàn)之力了嗎？

RISC-V目前在服務(wù)器市場才開始起步，但郇丹丹指出，目前微核芯與其的合作伙伴對于RISC-V在服務(wù)器領(lǐng)域的應(yīng)用具有強(qiáng)烈的信心，而且已經(jīng)聚焦于某些應(yīng)用領(lǐng)域展開深入合作。x86、ARM在服務(wù)器領(lǐng)域提供通用芯片服務(wù)，而RISC-V作為新興的開源指令集能夠協(xié)助用戶企業(yè)根據(jù)不同的應(yīng)用場景進(jìn)行定向的改進(jìn)和優(yōu)化，提供領(lǐng)域內(nèi)最優(yōu)的軟硬件協(xié)同解決方案。

目前RISC-V在服務(wù)器市場的軟件生態(tài)方面還存在一定的劣勢和不足，但RISC-V的生態(tài)發(fā)展非常迅猛，已經(jīng)吸引了眾多研究和產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與其中。郇丹丹相信未來在云計(jì)算平臺(tái)上，x86、ARM、RISC-V并不存在誰替代誰，三方可以優(yōu)勢互補(bǔ)。

即便ARM已經(jīng)給出了Neoverse這樣現(xiàn)成的方案，但還是有不少的廠商轉(zhuǎn)向自研核心，RISC-V并沒有所謂的“公版”方案，在開辟服務(wù)器市場后，勢必會(huì)出現(xiàn)百花齊放的局面。

郇丹丹表示，首先，市場上真正能夠自研ARM Neoverse級別的服務(wù)器CPU核的團(tuán)隊(duì)和企業(yè)并不多，更多的還是采用ARM的處理器核IP集成外圍接口形成所謂“自研”的服務(wù)器CPU芯片。而RISC-V在服務(wù)器領(lǐng)域必然會(huì)走與領(lǐng)域應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)路線，以凸顯RISC-V開源的價(jià)值，這也是微核芯的市場定位。她相信未來也會(huì)有更多的企業(yè)進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域和市場，共同進(jìn)步、共同開發(fā)。

對標(biāo)ARM、蘋果的底氣

從2020年的成立時(shí)間來看，微核芯還是一家年輕的初創(chuàng)公司，那么它又有何底氣來叫板ARM、蘋果的旗艦處理器產(chǎn)品，甚至號稱未來追上主流處理器水平呢？這都要?dú)w功于微核芯的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。

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微核芯創(chuàng)始人郇丹丹

郇丹丹對微核芯技術(shù)團(tuán)隊(duì)充滿了信心，這是因?yàn)槠鋭?chuàng)始人都是來自計(jì)算所龍芯團(tuán)隊(duì)的核心成員，在高性能通用處理器領(lǐng)域擁有超過20年研發(fā)、量產(chǎn)和市場推廣經(jīng)驗(yàn)，也都獲得過國家級科技獎(jiǎng)勵(lì)。

微核芯團(tuán)隊(duì)在芯片設(shè)計(jì)上擁有獨(dú)到的架構(gòu)優(yōu)化與工藝演進(jìn)協(xié)同能力。同時(shí)，微核芯團(tuán)隊(duì)具有面向?qū)ｍ?xiàng)領(lǐng)域的架構(gòu)優(yōu)化能力，也就是架構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用需求結(jié)合的能力。微核芯團(tuán)隊(duì)在與用戶應(yīng)用相結(jié)合完成高性能處理器設(shè)計(jì)和量產(chǎn)方面擁有閉環(huán)的經(jīng)驗(yàn)。

郇丹丹這樣說道：“商業(yè)模式上，我們是開源的商業(yè)模式，協(xié)同用戶企業(yè)共同完成生態(tài)構(gòu)建和開拓，所以我們將人才、資源充分聚焦于處理器平臺(tái)本身的設(shè)計(jì)和性能的持續(xù)提升。技術(shù)上，我們在RISC-V高性能芯片開發(fā)中已經(jīng)建立了整套涵蓋芯片研制全過程的敏捷開發(fā)流程。一方面快速迭代開源處理器平臺(tái)，不斷把與用戶的合作基礎(chǔ)墊高，另一方面把RISC-V與用戶需求緊密結(jié)合的優(yōu)勢發(fā)揮到極致，通過快速迭代、快速反饋、快速交付，縮短用戶從需求提出到獲得芯片的時(shí)間。實(shí)現(xiàn)上，我們最大程度結(jié)合架構(gòu)與工藝，采用更為先進(jìn)激進(jìn)的實(shí)現(xiàn)手段，確保性能和主頻的同步提升?！?br />
行業(yè)趨勢下的RISC-V

事實(shí)上，無論是x86還是ARM，也都紛紛開始順應(yīng)當(dāng)下的一些技術(shù)趨勢，比如Chiplet、UCIe等互聯(lián)技術(shù)，RISC-V是否也能在這樣的趨勢下受益，成了不少人關(guān)心的問題。郇丹丹認(rèn)為Chiplet、UCIe這些技術(shù)主要解決的是芯片的互連問題，將規(guī)模過大的芯片能夠劃分為小規(guī)模芯片，提高良率降低成本，但這些技術(shù)解決不了處理器本身是否能夠滿足客戶潛在需求的問題。

RISC-V作為一個(gè)新興的開源指令集，不受任何商業(yè)企業(yè)所控制，降低了非商業(yè)因素對于RISC-V產(chǎn)業(yè)發(fā)展的干擾。開源的RISC-V能夠與用戶企業(yè)的應(yīng)用深度結(jié)合，用戶企業(yè)基于自身發(fā)展的自主性和安全性考慮也更愿意擁抱開源的RISC-V。因此，RISC-V在互聯(lián)生態(tài)下能夠更加適應(yīng)未來多變復(fù)雜的市場需求。同時(shí)，微核芯也看好RISC-V與Chiplet、UCIe這些新興技術(shù)的結(jié)合。這些新技術(shù)的引入能夠更好地滿足用戶企業(yè)的需求，并快速地推出芯片產(chǎn)品。郇丹丹透露，微核芯也已經(jīng)與用戶在這些領(lǐng)域展開合作。

半導(dǎo)體行業(yè)的另一大趨勢就是制造工藝發(fā)展速度的放慢，這對于x86和ARM來說都是如此，而RISC-V作為后來者，可否從架構(gòu)創(chuàng)新上實(shí)現(xiàn)彎道超車呢？

郇丹丹回答：“所謂架構(gòu)創(chuàng)新的本質(zhì)就是與用戶需求的深度結(jié)合，做出最符合用戶應(yīng)用的新型處理器架構(gòu)。從技術(shù)角度來說，RISC-V和x86、ARM指令集沒有本質(zhì)區(qū)別，重要的是如何能夠與用戶進(jìn)行深度結(jié)合，共同發(fā)展，以適應(yīng)未來整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算生態(tài)的進(jìn)步。當(dāng)前中國面對美國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的限制和封鎖，更是中國RISC-V的發(fā)展機(jī)遇。”

她也對國內(nèi)的半導(dǎo)體制造工藝進(jìn)展發(fā)表了自己的看法：“工藝發(fā)展速度變慢以及中國能夠使用的工藝受限于國際大環(huán)境，可能只能使用落后國際先進(jìn)工藝兩三代以上的工藝線。對于高性能處理器芯片設(shè)計(jì)來說，難度在于必須基于此前提來滿足日益增長的性能及市場需求，芯片設(shè)計(jì)企業(yè)就必須從根本上解決問題，從市場需求出發(fā)不斷打磨芯片設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的能力。微核芯的思路是：通過與用戶行業(yè)應(yīng)用深度結(jié)合，共同定義設(shè)計(jì)和研發(fā)高性能芯片。

過去近二十年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)告訴我們：在特定行業(yè)的專用領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)性能方面，即便使用相對不夠先進(jìn)的工藝，也完全有可能以相對低的代價(jià)和成本實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域內(nèi)絕對性能的超越。結(jié)合行業(yè)應(yīng)用的高性能自主可控供應(yīng)鏈芯片對于國內(nèi)新興的芯片企業(yè)是非常好的機(jī)遇。微核芯技術(shù)團(tuán)隊(duì)有過成功案例，我們在高性能通用處理器的基礎(chǔ)上擴(kuò)展專用向量指令和數(shù)據(jù)傳輸模式，與高性能函數(shù)庫結(jié)合，針對行業(yè)應(yīng)用從最底層定向優(yōu)化處理器微架構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了在落后一兩代工藝平臺(tái)上達(dá)成超越國外芯片2倍以上性能的高難度目標(biāo)。正是基于這些經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)，我們才有了這些領(lǐng)悟與認(rèn)識?！?br />
她也指出了RISC-V與x86和ARM的區(qū)別所在，比如RISC-V平臺(tái)非常適合與企業(yè)應(yīng)用進(jìn)行深度結(jié)合，徹底實(shí)現(xiàn)了用戶能夠自主掌握自己對于未來軟硬件架構(gòu)定義的權(quán)力。x86用戶只能選擇芯片種類，可選范圍相對狹窄；ARM用戶可以選擇處理器核IP和外圍接口IP做SoC芯片，具備了一定的芯片定義能力，但受限于商業(yè)IP的發(fā)展和進(jìn)步；而RISC-V的優(yōu)勢則在于：用戶能夠基于開源指令集和開源處理器平臺(tái)自主定義最符合自身需求和發(fā)展的軟硬件平臺(tái)。RISC-V可以與用戶企業(yè)應(yīng)用深度結(jié)合，以盡量低的代價(jià)滿足系統(tǒng)需求，并實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域內(nèi)的絕對性能超越。這一點(diǎn)也是RISC-V產(chǎn)業(yè)發(fā)展與x86、ARM差異的核心所在。

半導(dǎo)體人才短缺與產(chǎn)學(xué)研合作

無論是半導(dǎo)體的哪個(gè)環(huán)節(jié)，EDA、生產(chǎn)制造還是芯片設(shè)計(jì)，都存在人才短缺的問題，這在高性能處理的研發(fā)上尤為明顯。郇丹丹指出，這與當(dāng)前半導(dǎo)體行業(yè)尤其是高性能處理器設(shè)計(jì)門檻過高，導(dǎo)致我國大學(xué)無法開展與此相關(guān)的教學(xué)與研究密切相關(guān)。我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的“卡脖子”問題背后更深層次就是優(yōu)秀人才短缺的難題。
而微核芯的看法是，開源是加速優(yōu)秀芯片人才培養(yǎng)的有效方案。開源模式代表開放，開源可以讓大家都可以參與到處理器的設(shè)計(jì)中，讓通用處理器芯片不再是一顆高高在天花板上的不可企及的明珠。開源處理器可以讓更多的技術(shù)人員接觸到高性能處理器的開發(fā)，讓芯片工程師、高校、科研院所的科研人員、學(xué)生有可以利用的開源高性能處理器作為設(shè)計(jì)和評估的平臺(tái)，從而帶動(dòng)處理器領(lǐng)域的創(chuàng)新活力，為我國處理器企業(yè)源源不斷的輸出優(yōu)秀的人才。

RISC-V作為一個(gè)開源指令集，在商用市場逐漸普及的同時(shí)，也催生了一個(gè)良好的產(chǎn)學(xué)研關(guān)系，尤其是中國。郇丹丹說道：“在過去的處理器生態(tài)體系中，國內(nèi)更多的是用芯片或用IP，對于掌握在一家或幾家商業(yè)公司手里的指令集來說，例如x86、ARM等，沒有辦法給指令集的發(fā)展和演進(jìn)提供反饋，所以很難形成產(chǎn)學(xué)研深入合作的關(guān)系，RISC-V能夠突破這個(gè)問題。

目前在國家政策的支持下，產(chǎn)業(yè)界、高校、科研院所廣泛交流、深度合作，中國的開源RISC-V的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系正在迅速形成和發(fā)展，共同為RISC-V生態(tài)做貢獻(xiàn)。各方從實(shí)際產(chǎn)業(yè)需求出發(fā)，結(jié)合國家的戰(zhàn)略需求，對需要解決的RISC-V共性問題進(jìn)行分解立項(xiàng)，通過項(xiàng)目合作聯(lián)合解決這些共性問題，解放生產(chǎn)力，形成產(chǎn)業(yè)上的合力?！?br />
寫在最后

在筆者看來，歷史上并非沒有開源指令集的出現(xiàn)，但能與商用閉源指令集在各個(gè)領(lǐng)域都有一拼之力的，卻只有RISC-V一個(gè)。也許你會(huì)說微核芯或香山這樣走開源高性能處理器的路線少了商業(yè)價(jià)值，但郇丹丹女士對這些疑問給出了最合理的解釋。

她答道：“開源的邏輯即先‘舍’后‘得’，只有越舍才越有價(jià)值，開源足夠高質(zhì)量、高性能的處理器，最終得到的商業(yè)價(jià)值和社會(huì)影響力也才越大。因此，我們的商業(yè)思路是：通過開源高性能處理器設(shè)計(jì)來凝聚用戶，以設(shè)計(jì)和銷售高性能處理器芯片產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)企業(yè)的高速發(fā)展，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)和生態(tài)建設(shè)?！?/div>