阿里平頭哥將全面開放玄鐵910IPCore 對ARM影響幾何

阿里平頭哥將全面開放玄鐵910IPCore對ARM影響幾何7月25日，阿里巴巴在上海舉辦了“2019阿里云峰會”。在本次會議上，阿里巴巴詳細(xì)介紹了阿里的“AllinCloud”戰(zhàn)略，同時阿里旗下的平頭哥半導(dǎo)體還發(fā)布了號稱業(yè)界最強的高性能RISC-V處理器——玄鐵910，并宣布開放玄鐵910IP，降低高性能芯片的門檻，并加速應(yīng)用。最強高性能RISC-V處理器——玄鐵910發(fā)布在去年9月的阿里云棲大會上，阿里巴巴集團(tuán)CTO、達(dá)摩院院長張建鋒宣布，阿里成立獨立芯片企業(yè)“平頭哥半導(dǎo)體有限公司”（以下簡稱“平頭哥”），正式進(jìn)軍半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域。時隔不到一年的時間，今天，平頭哥正式發(fā)布了公司成立以來的首款產(chǎn)品——玄鐵910。根據(jù)阿里巴巴集團(tuán)副總裁戚肖寧博士公布的資料顯示，玄鐵910基于當(dāng)下非常熱門的RISC-V開源架構(gòu)開發(fā)，是一款高性能CPU，可以以IPCore的形式集成到SoC處理器當(dāng)中。具體來說，玄鐵910基于12nm工藝，擁有16核心（四個簇，一個簇四核心），主頻2.5GHz，性能高達(dá)7.1Coremark/MHz，比目前業(yè)界最好的RISC-V處理器性能高40%以上。而玄鐵910之所以能夠有如此出色的性能表現(xiàn)，主要是由于在內(nèi)核的設(shè)計上，玄鐵910在原有的雙發(fā)射的基礎(chǔ)上，發(fā)展成了并行三發(fā)射架構(gòu)，流水線深度從10級發(fā)展成12級，并且支持亂序執(zhí)行。同時，玄鐵910還是業(yè)界首個實現(xiàn)每周期2條內(nèi)存訪問的RISC-V處理器。也就是說，玄鐵910可以實現(xiàn)并行三發(fā)射8執(zhí)行2內(nèi)存訪問。此外，在指令集方面，玄鐵910基于RISC-V擴(kuò)展了50余條指令，系統(tǒng)性增強了RISC-V的計算、存儲和多核等方面能力，相比標(biāo)準(zhǔn)的RISC-V指令集也更加的穩(wěn)定可靠，同時有20%以上性能的提升。值得一提的是，玄鐵910還加入了AI增強的向量計算引擎，這也使得玄鐵910在AI性能方面也不錯的表現(xiàn)。作為一款高性能的處理器IP，戚肖寧表示，玄鐵910可以用于設(shè)計制造高性能端上芯片，應(yīng)用于5G、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信以及自動駕駛等領(lǐng)域。使用該處理器可使芯片性能提高一倍以上，同時芯片成本降低一半以上。成立不到一年，平頭哥的玄鐵910是如何練成的？從2018年9月，平頭哥半導(dǎo)體公司正式成立，到今天（2019年7月25日），僅用了不到一年的時間，平頭哥的首款處理器產(chǎn)品玄鐵910就正式發(fā)布了，這對于一般動輒需要兩三年設(shè)計周期的處理器來說，可謂神速。雖然平頭哥公司才成立不到一年，非常的年輕，但是實際上“平頭哥的芯片研發(fā)團(tuán)隊卻有著10多年的量產(chǎn)CPU經(jīng)驗”，戚肖寧說到。2018年9月成立的平頭哥實際上是由阿里在2018年4月全資收購的杭州中天微系統(tǒng)有限公司（以下簡稱“中天微”）以及阿里在2017年10月成立的達(dá)摩院的芯片團(tuán)隊整合而成。數(shù)據(jù)顯示，平頭哥成立之時，達(dá)摩院芯片團(tuán)隊接近100人，成員大多擁有在AMD、ARM、NVIDIA、Intel等芯片大廠的研發(fā)經(jīng)驗。而成立于2001年的中天微則一直致力于高性能低功耗嵌入式CPU研發(fā)，是一家以芯片架構(gòu)授權(quán)為核心業(yè)務(wù)的IC設(shè)計公司。主要有基于RISC體系架構(gòu)的CK610系列和CK800系列的十多款芯片。截止2017年年底，中天微C-SKY系列CPU核的授權(quán)用戶超過七十家，基于中天微CPU內(nèi)核的SoC芯片累積出貨已經(jīng)突破5億片。而在被收購之前，基于中天微的CPU內(nèi)核的SoC芯片累積出貨已超7億片。而根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，目前被并入平頭哥的中天微的CPU內(nèi)核的授權(quán)客戶已超過100家，累計銷售超十億顆，這些芯片被廣泛應(yīng)用于機器視覺、工業(yè)控制、車載終端、移動通信、多媒體、無線接入和信息安全等領(lǐng)域，主要客戶為一線芯片設(shè)計公司。顯然，有了達(dá)摩院及中天微強大研發(fā)實力的支撐，以及阿里在背后的大力支持，平頭哥首款高性能CPU——玄鐵910的得以快速順利推出也不奇怪。對于開源的RISC-V架構(gòu)來說，要想實現(xiàn)更高的性能，就需要進(jìn)行深度優(yōu)化。這也正是得益于平頭哥研發(fā)團(tuán)隊過去在自研指令集上的技術(shù)積累以及IPCore的大規(guī)模商用經(jīng)驗。例如，對于處理器架構(gòu)、工具鏈和開發(fā)環(huán)境等需要有深入的了解，同時還要擅長以“應(yīng)用驅(qū)動”的思路開發(fā)處理器產(chǎn)品，擁有實時、可靠、安全和計算增強等面向領(lǐng)域的核心技術(shù)。除了玄鐵910之外，據(jù)芯智訊了解，平頭哥還將在今年下半年推出一款針對云端的AI（NPU內(nèi)核）芯片，其性能將處于業(yè)界領(lǐng)先地位，主要用于阿里云數(shù)據(jù)中心。戚肖寧高速芯智訊：“平頭哥還將繼續(xù)推進(jìn)自研CPU的研發(fā)，特別是針對應(yīng)用的優(yōu)化和工具鏈體系的完善。RISC-V方面，平頭哥會結(jié)合自研指令架構(gòu)上積累的豐富經(jīng)驗，推進(jìn)新一代AIoT指令架構(gòu)的設(shè)計，并不斷推出新的可產(chǎn)品化的CPU。未來，端側(cè)處理器將和云端NPU芯片實現(xiàn)更多的協(xié)同，平頭哥將持續(xù)探索DSA（domainspecifictechnology）等核心技術(shù)，為企業(yè)提供更有競爭力的芯片基礎(chǔ)設(shè)施?！睘槭裁词荝ISC-V架構(gòu)？根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)預(yù)測，到2025年，全球接入互聯(lián)網(wǎng)的IoT設(shè)備將達(dá)到416億臺，將產(chǎn)生79.4ZB的數(shù)據(jù)。而將所有的數(shù)據(jù)處理都放到云端來處理是非常的不現(xiàn)實的，因為這將對網(wǎng)絡(luò)帶寬、云端的計算力、云端的存儲能力帶來不可承受之重。因此，邊緣計算成為了近兩年業(yè)界的發(fā)展的主要方向，得益于其在低帶寬需求、隱私保護(hù)、低時延等方面的優(yōu)勢，越來越多的廠商選擇通過在邊緣側(cè)利用AI技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時處理和分析，以減小對于云端的依賴和對于云端帶來的壓力。因此，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，對于AIoT芯片的需求也快速爆發(fā)。而對于阿里這家互聯(lián)網(wǎng)廠商來說，在物聯(lián)網(wǎng)時代要想繼續(xù)獲得成功，就必須切入物聯(lián)網(wǎng)幾大核心領(lǐng)域——處理器芯片、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)和聯(lián)接芯片。目前，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)方面，阿里有AliOSThings，同時阿里還聯(lián)合眾多的芯片廠商推出了YoC（YunOSonChip）云芯片；在數(shù)據(jù)存儲和處理方面，阿里有阿里云服務(wù)、飛天操作系統(tǒng)等；在聯(lián)接芯片方面，阿里多年前就有聯(lián)合廠商推出廉價的WiFi模組和藍(lán)牙模組，此外阿里還投資了翱捷科技，并于去年推出了超低功耗LoRa芯片。同時，去年阿里還聯(lián)合聯(lián)發(fā)科推出了IoTConnect協(xié)議的藍(lán)牙芯片；而在處理器芯片方面的布局則落在了平頭哥的肩上。從PC互聯(lián)網(wǎng)時代，到移動互聯(lián)網(wǎng)時代，再到現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）時代，每一次技術(shù)浪潮，都伴隨著處理器芯片平臺和操作系統(tǒng)的巨大變革。在PC時代，英特爾的X86架構(gòu)芯片與微軟Windows操作系統(tǒng)獨霸天下；但是在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，得益于ARM所采取的IP授權(quán)的形式以及安卓系統(tǒng)的開放，ARM架構(gòu)的處理器成為以智能手機為代表的移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的標(biāo)配。而隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備品類繁多、應(yīng)用廣泛，市場非常的碎片化，而且很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身即是“操作系統(tǒng)”，即是“應(yīng)用”，原本在移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上極為重要的操作系統(tǒng)、APP，到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上已變得不再重要。而這也直接導(dǎo)致了物聯(lián)網(wǎng)處理器芯片的架構(gòu)出現(xiàn)了百花齊放的局面。不僅有ARM架構(gòu)的，也有MIPS架構(gòu)的，也有RISC-V架構(gòu)，還有很多廠商自研的架構(gòu)。不過，RISC-V是一種開源的處理器架構(gòu)，因此芯片設(shè)計廠商可以免費使用RISC-V架構(gòu)，不需要像使用ARM的處理器IP那樣，需要一筆不菲的授權(quán)費。而且，傳統(tǒng)的ARM處理器IP通常是不允許做擴(kuò)展的，但是RISC-V則可以方便地進(jìn)行擴(kuò)展。這種可擴(kuò)展可定制化的特點對于場景驅(qū)動、性能功耗需求各不相同的AIoT芯片特別重要。顯然，對于芯片設(shè)計廠商來說，使用RISC-V架構(gòu)來做AIoT芯片，不僅更加的靈活，同時成本也將更低。而且，開源的處理器架構(gòu)也意味著，芯片設(shè)計廠商可以基于RISC-V架構(gòu)打造完全自主可控的芯片，不需要擔(dān)心被某一個國家或者某一個廠商所限制。（這里需要指出的是，雖然RISC-V架構(gòu)是免費開源的，但是第三方的芯片廠商基于RISC-V架構(gòu)加入了自己的IP進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計出的處理器內(nèi)核則是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的。）隨著去年“中興事件”的爆發(fā)，自主可控成為了眾多廠商關(guān)注的焦點，這也使得開源的、免費的、可擴(kuò)展的RISC-V架構(gòu)受到了眾多芯片廠商的追捧。也正是在“中興事件”發(fā)生之后不久，阿里正式收購了基于RISC架構(gòu)的芯片設(shè)計公司中天微，隨后便與達(dá)摩院合并成立了平頭哥半導(dǎo)體公司。得益于過往在RISC自研芯片領(lǐng)域的深厚積累，平頭哥成立之后推出首款芯片產(chǎn)品選擇RISC-V架構(gòu)也是很自然。阿里“普惠芯片”計劃發(fā)布對于阿里來說，AIoT芯片只是“AllinCloud”戰(zhàn)略當(dāng)中的一環(huán)，阿里收購中天微，成立平頭哥也并不是簡單的想通過設(shè)計芯片來賺錢，其根本還是為了其“AllinCloud”戰(zhàn)略所服務(wù)。平頭哥的定位是未來AIoT芯片的基礎(chǔ)設(shè)施提供者，主打面向領(lǐng)域的軟硬整合的SoC平臺。除了CPU外，平頭哥還將推出SoC平臺、存儲器、OS和算法的全棧解決方案，面向不同AIoT場景為企業(yè)和開發(fā)者提供不同層次的芯片服務(wù)。其中AliOS可以實現(xiàn)低功耗低成本的云端接入，提供云端一體的解決方案。阿里云是國內(nèi)最大的云服務(wù)商，在云端已經(jīng)有了豐富的應(yīng)用生態(tài)資源?；谄筋^哥芯片平臺的產(chǎn)品能天然接入阿里云，與云端應(yīng)用生態(tài)對接后將形成新的產(chǎn)品形態(tài)，這也正是阿里借由成立平頭哥所要實現(xiàn)的愿景。對此，在今天的發(fā)布會上，阿里邀請有量產(chǎn)能力企業(yè)和高?？蒲袡C構(gòu)共同打造標(biāo)桿項目，并宣布“普惠芯片”計劃。即未來平頭哥將全面開放玄鐵910的IPCore，全球開發(fā)者可以免費下載該處理器的FPGA代碼，快速開展芯片原型設(shè)計和架構(gòu)創(chuàng)新。戚肖寧表示：“平頭哥致力于成為AIoT時代芯片的基礎(chǔ)設(shè)施提供者，降低企業(yè)設(shè)計芯片的門檻。”而玄鐵910之所以命名為玄鐵，也有著一番深意?！靶F重劍是金庸筆下第一神劍，后被郭靖夫婦熔鑄成倚天劍和屠龍刀。我也希望未來大家能夠在玄鐵910的基礎(chǔ)上打造出‘倚天’和‘屠龍’?！逼菪幷f到。簡單來說就是，平頭哥將在基于開源的RISC-V架構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的玄鐵910的IPCore在一定程度上給免費開放了（雖然目前只是開放了FPGA代碼），開發(fā)者可以在其基礎(chǔ)上開發(fā)出自己的IPCore和SoC。顯然，對于平頭哥來說，這是需要很大魄力的。畢竟即使是在開源的RISC-V架構(gòu)基礎(chǔ)上，設(shè)計出玄鐵910這樣一款高性能的處理器內(nèi)核，也是需要投入大量的人力、物力、財力和時間成本的。戚肖寧表示：“傳統(tǒng)通用芯片的模式越來越難適應(yīng)碎片化AIoT場景的需求，開源、開放是大勢所趨，平頭哥致力于做AIoT時代的芯片基礎(chǔ)設(shè)施提供者，讓芯片更普惠?！睂RM影響幾何？對于阿里的“普惠芯片”計劃，有媒體人士評論稱，“阿里這是要將平頭哥打造成物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的ARM”，也有評論稱“ARM要失眠了”。確實，近兩年來，RISC-V生態(tài)快速崛起，對ARMz在物聯(lián)網(wǎng)市場的擴(kuò)展造成了威脅。目前RISC-V基金會成員已有235家，比如谷歌、西部數(shù)據(jù)、華為、阿里巴巴、華米、樂心、***晶心、聯(lián)發(fā)科、杭州中天微等都已加入。值得注意的是，今年6月高通還投資了全球領(lǐng)先的商用RISC-V處理器IP和硅解決方案的供應(yīng)商SiFive，而在此之前，英特爾也對其進(jìn)行了投資。而為了應(yīng)對RISC-V生態(tài)的快速壯大，化解RISC-V在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)τ贏RM所帶來的威脅，今年7月15日，ARM宣布了一項新收費模式，芯片制造商只需每年支付7.5萬美元的費用，就可獲得ARM公司約四分之三的技術(shù)和芯片設(shè)計方案組合。如果每年支付20萬美元，則可以獲得不限數(shù)量的芯片設(shè)計方案。后續(xù)，只有當(dāng)芯片準(zhǔn)備好生產(chǎn)并開始發(fā)貨時，才需要向ARM支付許可證費用。此舉也較大的降低了物聯(lián)網(wǎng)廠商使用ARMIP的門檻。不過，需要指出的是，該心的收費模式主要是針對的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)IP，ARM高端的一些IP，比如針對旗艦智能手機的核心，將無法通過上述新模式獲得。因為ARM在智能手機市場的依然是非常的強勢，而在物聯(lián)網(wǎng)市場ARM則要相對弱一些，再加上RISC-V的強勢崛起，ARM不得不做出調(diào)整。此次玄鐵910的推出和“普惠芯片”計劃的公布，確實將有助于RISC-V陣營進(jìn)一步在物聯(lián)網(wǎng)市場與ARM展開競爭，對ARM造成一定沖擊。但是，目前所能帶來的實際影響還是相對有限的。因為玄鐵910目前還不是完全的免費開放，只是開放了FPGA代碼，而且在物聯(lián)網(wǎng)市場，需求量最大的仍然是對于性能要求并不高的低功耗處理器，對高性能處理器的需求并不大。而在性能要求較高的自動駕駛領(lǐng)域，目前也主要是NVIDIA、Mobileye等廠商的天下，不少自動駕駛汽車廠商自己也開始推出自研的自動駕駛芯片。不過，如果阿里接下來繼續(xù)打造出一系列適用于不同場