經(jīng)濟(jì)觀察報 記者 錢玉娟 被視為“AI(人工智能)風(fēng)向標(biāo)”的英偉達(dá)GTC 2024(NVIDIA GPU技術(shù)大會2024),時隔5年后終于回歸線下。
北京時間3月19日凌晨,當(dāng)英偉達(dá)CEO(首席執(zhí)行官)黃仁勛面對萬人觀眾亮出首款Blackwel架構(gòu)的芯片B200時,因其可以處理數(shù)萬億個參數(shù)的模型,計算的AI性能是H100的五倍,使得這一AI芯片被冠以“地表最強”。
從架構(gòu)到處理器,從自研能力到應(yīng)用場景,英偉達(dá)的成功也被歸益于生成式人工智能的發(fā)展。
但在物聯(lián)網(wǎng)與人工智能領(lǐng)域擁有20多年經(jīng)驗、現(xiàn)任萬物云管理合伙人兼首席科學(xué)家的丁險峰看來,英偉達(dá)的市值從20年前以Bilion(十億美元)計到現(xiàn)在以Trilion(萬億美元)計,能實現(xiàn)1000倍的增長,“本質(zhì)并不是它的芯片與其他芯片差異化有多大,英偉達(dá)的成功,其實是它的CUDA(一套通用并行計算架構(gòu))生態(tài)的成功”。
原來,圍繞自研的并行計算平臺和API(應(yīng)用程序編程接口),英偉達(dá)構(gòu)建起了一個CUDA生態(tài),且進(jìn)入這一生態(tài)的、要與相關(guān)軟件兼容的第三方GPU(一種專用處理器)公司,需要接受英偉達(dá)提出的條款要求。“生態(tài)一旦建立,之后便會勢不可擋。”丁險峰說。
實際上,越來越多的中國芯片產(chǎn)業(yè)人意識到,生態(tài)差距才是需要打破的那道墻。于是,以阿里巴巴為代表的科技巨頭們闖入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)斥資造芯,在解決中國算力困境的過程中,還把目光聚焦在了RISC-V(第五代精簡指令集)架構(gòu)上,意在CPU(中央處理器)領(lǐng)域構(gòu)建起一個新的生態(tài)。
路徑選擇
RISC-V是一種指令集架構(gòu),作為軟件和硬件之間的關(guān)鍵技術(shù),由圖靈獎得主大衛(wèi)·帕特森(David Patterson)領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊研發(fā),并在2010年宣布對外開源,免費提供給高校師生、開發(fā)者、創(chuàng)業(yè)者以及商業(yè)公司,供他們使用并進(jìn)行開發(fā)。
除了開源,RISC-V還具備簡潔、靈活和可拓展性,更適配智能硬件的開發(fā)需求,能降低芯片設(shè)計廠商的開發(fā)成本與時間消耗。
中國工程院院士倪光南指出,當(dāng)前CPU市場主要被x86架構(gòu)(一種計算機處理器架構(gòu))與ARM架構(gòu)(一種計算機處理器架構(gòu))壟斷,中國芯片產(chǎn)業(yè)要想打破局面,實現(xiàn)自主可控,“基于開源的RISC-V架構(gòu)發(fā)展創(chuàng)新將是機遇”。
此前,指令集架構(gòu)作為芯片成型的起始,一直以來都被英特爾的x86架構(gòu)以及英國的ARM架構(gòu)壟斷。
英偉達(dá)曾經(jīng)想收購ARM公司,但以失敗告終。之后,ARM被軟銀集團(tuán)納入麾下。但軟銀集團(tuán)不能維持ARM的正常經(jīng)營,又將其推向資本市場。自ARM架構(gòu)被帶入桌面級市場后,x86架構(gòu)的優(yōu)勢逐漸消失,市場份額急速下滑。包括高通、蘋果、華為等在內(nèi)的巨頭企業(yè),都高度依賴ARM公司的架構(gòu)授權(quán)。
但ARM架構(gòu)并非不可替代。阿里巴巴布局芯片產(chǎn)業(yè)之初,就把目光瞄準(zhǔn)在了RISC-V架構(gòu)上。
丁險峰過去在阿里云擔(dān)任首席智聯(lián)網(wǎng)科學(xué)家,他還曾作為芯片策略組長,深度參與了阿里巴巴在解決中國算力瓶頸方面的相關(guān)研發(fā)工作。
6年前,阿里巴巴收購杭州芯片設(shè)計企業(yè)中天微系統(tǒng)有限公司,將業(yè)務(wù)整合成立平頭哥半導(dǎo)體芯片公司,先后面市“含光”“倚天”“羽陣”等系列芯片,從而落實算力普惠這件事。
上述焦點之外,阿里巴巴在CPU領(lǐng)域尤其是RISC-V生態(tài)方面的布局,卻被忽視了。
孟建熠曾是平頭哥副總裁,他還是阿里巴巴達(dá)摩院RISC-V芯片業(yè)務(wù)的負(fù)責(zé)人。據(jù)他回憶,在2018年達(dá)摩院選擇RISC-V技術(shù)路線之初,內(nèi)部存在不同意見,“我們做自研架構(gòu)是有基礎(chǔ)的,但要轉(zhuǎn)到RISC-V架構(gòu)上,沒有看到未來的商業(yè)可能”。“商業(yè)化想要走得快,背后需要的投入更大。”孟建熠也知道,取代一種架構(gòu)非常難。但未來一定存在一個合理趨勢,即三種架構(gòu)持續(xù)并存,各有自身優(yōu)勢的應(yīng)用場景。在討論了好幾個月后,孟建熠說服了團(tuán)隊走下去。
2019年,達(dá)摩院第一款RISC-V處理器玄鐵C910面市。至今,這一自研處理器家族已有9款產(chǎn)品,成為國內(nèi)RISC-V領(lǐng)域市場占有率最大的處理器IP(知識產(chǎn)權(quán))系列。
官方并未給出玄鐵處理器在行業(yè)內(nèi)的具體市場份額占比。但在3月14日舉行的2024玄鐵RISC-V生態(tài)大會上,達(dá)摩院院長張建鋒給出了這樣一組數(shù)據(jù):玄鐵處理器IP在全球合作授權(quán)客戶超300個,授權(quán)數(shù)超過800個,量產(chǎn)出貨超過40億顆。
產(chǎn)品商業(yè)化能力展現(xiàn)的同時,張建鋒也指出玄鐵處理器的下一步演進(jìn)路徑:向PC端、設(shè)備端等更高端算力的方向提升。
產(chǎn)業(yè)迎考
國內(nèi)一家芯片企業(yè)創(chuàng)始人黃文雋,一直在國產(chǎn)GPU架構(gòu)方向展開自研。提及玄鐵處理器,因其多用于控制嵌入式系統(tǒng)操作,普遍應(yīng)用于IoT(物聯(lián)網(wǎng))領(lǐng)域,不免被他吐槽,“很簡單的芯片處理器,幾分錢一顆,沒有技術(shù)含量”。
基于RISC-V架構(gòu)開發(fā)的處理器產(chǎn)品,初期確實會被詬病“低性能”“應(yīng)用窄”。
但軟件解決方案提供商——江蘇潤和軟件股份有限公司項目經(jīng)理魏明沖,在玄鐵RISC-V生態(tài)大會的展區(qū),向記者現(xiàn)場演示了基于RISC-V架構(gòu)和開源操作系統(tǒng),團(tuán)隊在智慧交通領(lǐng)域落地的終端解決方案。在流暢的實時畫面背后,魏明沖說,是玄鐵的高性能處理器滿足了端側(cè)對圖像、音視頻處理等系列需求。
提及高性能算力芯片,市場的聚光燈往往投注在英偉達(dá)、高通等企業(yè)及相關(guān)產(chǎn)品身上,“它們也都經(jīng)歷了從低性能產(chǎn)品升級進(jìn)化的過程”,魏明沖希望扭轉(zhuǎn)外界對玄鐵的認(rèn)知偏見。
會上,張建鋒并不否認(rèn)玄鐵處理器的多款產(chǎn)品應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng),但他補充說,在這一應(yīng)用變得普及后,玄鐵處理器在新型算力方面也有突破。
以過去一年發(fā)布的三款處理器為例,玄鐵C907作為全球首次實現(xiàn)針對AI拓展的處理器,其端到端的性能直接提升了7倍;升級后的玄鐵C920,AI性能也提升了4至6倍;玄鐵R910則專注在實時領(lǐng)域,代表RISC-V在要求更高的自動駕駛或機器人等領(lǐng)域,進(jìn)行適配和普及。
因RISC-V指令集免費授權(quán)、成本低,“可以讓很多芯片廠商甩掉歷史包袱”,在魏明沖看來,降低開發(fā)成本,避免未來可能被限制的風(fēng)險,是開源指令集的優(yōu)勢所在。
為研發(fā)更高性能的算力芯片,一家名為知合計算的高性能通用可擴(kuò)展處理器研發(fā)商,正與達(dá)摩院展開合作,孟建熠成為背后的關(guān)鍵人物。
去年10月,告別平頭哥副總裁一職,孟建熠獨立創(chuàng)業(yè),成為知合計算的CEO。“希望RISC-V走得更快點”的孟建熠,選擇到阿里巴巴的下游去做事。
深度參與玄鐵處理器產(chǎn)品從前期規(guī)劃到更高性能提升的過程后,如今,孟建熠作為玄鐵RISC-V生態(tài)的一員,想與達(dá)摩院一起解決行業(yè)難題,“現(xiàn)在缺少真正能夠在RISC-V產(chǎn)業(yè)里面大規(guī)模量產(chǎn)且高性能的芯片”。
會上,達(dá)摩院宣布,除了朝AI加速、低功耗、安全等方面升級迭代玄鐵的產(chǎn)品線,還計劃于今年內(nèi)推出下一代處理器C930,為RISC-V向更高性能的探索奠定基礎(chǔ)。張建鋒認(rèn)為,AI爆發(fā)帶來新型算力需求的激增,“RISC-V發(fā)展正迎來蝶變,產(chǎn)業(yè)即將進(jìn)入應(yīng)用爆發(fā)期”。
如今,李春強接過擔(dān)子,成為帶隊達(dá)摩院玄鐵RISC-V團(tuán)隊的資深技術(shù)專家。“大家認(rèn)為RISC-V是為AI而生的架構(gòu)。”李春強介紹,團(tuán)隊通過擴(kuò)展指令定義的方式,把CPU和AI的算力融合起來,使得AI的算法模型可以快速、便捷地跟RISC-V高效融合。“AI原生時代具有擴(kuò)展性,也需要讓更多的硬件資源具備計算能力。”在孟建熠看來,RISC-V天生就應(yīng)該做好這件事。
而從高性能處理器的角度分析,想要把技術(shù)能力拉出來,“邊界到底在哪里?”孟建熠認(rèn)為,這個問題不單單考驗著達(dá)摩院的玄鐵團(tuán)隊,包括知合計算以及更多芯片、系統(tǒng)、軟件、終端等產(chǎn)業(yè)下游的整個玄鐵生態(tài),都需要有所反饋,這樣RISC-V才會成為一個正向循環(huán)的體系。
重塑生態(tài)
如何讓開源的指令集RISC-V實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)落地,這是孟建熠、李春強以及玄鐵RISC-V團(tuán)隊一直以來的任務(wù)。
“在指令集的標(biāo)準(zhǔn)制定或參與,以及處理器之外,還要在工具、操作系統(tǒng)相關(guān)的軟件方面做很多研發(fā)工作和資源投入。”李春強認(rèn)為,玄鐵不只要“打地基”,還要在跟產(chǎn)業(yè)鏈合作的過程中,成為RISC-V生態(tài)構(gòu)建的“牽引線”。
李春強介紹,玄鐵已經(jīng)與國產(chǎn)操作系統(tǒng)openKylin(開放麒麟)、OpenAnolis(龍蜥社區(qū))、openEuler(歐拉系統(tǒng))、OpenHarmony(開源鴻蒙)等有深度合作,還與國際上的Ubuntu(一個操作系統(tǒng))、Debian(一個社區(qū))等在RISC-V方向展開緊密的結(jié)合,“安卓系統(tǒng)和我們在三四年前就啟動了跟RISC-V的融合”。
孟建熠在參加2024玄鐵RISC-V生態(tài)大會前夕,曾登錄GitHub(一個面向開源及私有軟件項目的托管平臺),對與三大架構(gòu)(x86架構(gòu)、ARM架構(gòu)以及RISC-V架構(gòu))相關(guān)的項目數(shù)據(jù)展開搜索。他發(fā)現(xiàn)與RISC-V架構(gòu)相關(guān)的項目,已經(jīng)超過ARM架構(gòu)相關(guān)項目的三分之一。
雖是后來者,RISC-V架構(gòu)發(fā)展的后勁十足。2022年,采用RISC-V架構(gòu)的處理器實現(xiàn)全球出貨規(guī)模100億顆。相較之下,各個架構(gòu)從提出到出貨規(guī)模以百億計,英特爾x86架構(gòu)歷時幾十年,ARM用時17年才實現(xiàn)。
羅馬不是一日建成的。張建鋒總結(jié),到目前為止,RISC-V的發(fā)展超越了很多人的期望,“市場增長率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的傳統(tǒng)架構(gòu),年均復(fù)合增長率保持在40%以上”。
RISC-V的旺盛生命力還反映在開源社區(qū)中。成立于2015年的RISC-V基金會,從最初只有17名會員,發(fā)展到2024年已有4000名會員。
張建鋒看到,全球超過70個國家和地區(qū)投入到RISC-V產(chǎn)業(yè)中,印度甚至將RISC-V定為國家的發(fā)展戰(zhàn)略。RISC-V能否長成一個成熟生態(tài),張建鋒認(rèn)為,關(guān)鍵在于其生態(tài)是否足夠繁榮。
黃文雋的合作伙伴,也有做RISC-V的芯片企業(yè),他的理解是,開源開放的RISC-V生態(tài)必然是“覆蓋全球的大生態(tài)”。從技術(shù)到產(chǎn)品齊頭并進(jìn)的迭代,“是按照摩爾定律的節(jié)奏在演進(jìn)。”但黃文雋也看到事情的另一面,“RISC-V的市場太碎片化了”。
當(dāng)前,芯片領(lǐng)域的架構(gòu)生態(tài)會切入服務(wù)器、桌面、移動端這三大類,黃文雋分析認(rèn)為,玄鐵主要做的是比移動端還小的嵌入式處理器,這就必然會讓做元器件、系統(tǒng)等硬件、軟件的廠商有其獨立的生態(tài)。
區(qū)別于x86、ARM在企業(yè)級市場的應(yīng)用,“RISC-V現(xiàn)在顯然不能滿足應(yīng)用需求”,黃文雋還表示,ARM的授權(quán)方式是自身把生態(tài)做起來,讓大家都好用,為每一個場景賦能,但RISC-V是開放授權(quán),這就意味著生態(tài)里的參與者各做各的。
在玄鐵RISC-V生態(tài)大會上,一位行業(yè)人士也向記者證實了這一點,盡管行業(yè)內(nèi)有RISC-V基金會牽頭,國內(nèi)推動構(gòu)建RISC-V生態(tài)的阿里巴巴和中國科學(xué)院也有交互,但“基本上是各搞各的”。談及原因,他只留下四個字:商業(yè)利益。
與下游廠商一起推動產(chǎn)業(yè)軟硬件的生態(tài)建設(shè),李春強沒有回避“錢”的問題,他認(rèn)為其中最關(guān)鍵的就是“讓我們的合作伙伴在RISC-V的生態(tài)圈里真正賺到錢”。
姜懷所在的公司,正在利用大模型開發(fā)企業(yè)級AI應(yīng)用,他個人也對玄鐵RISC-V的開源架構(gòu)生態(tài)有所關(guān)注。“好不好用。”他又將看似簡單的四個字展開解釋,開發(fā)者看得更多的是“能不能賺到錢,有沒有企業(yè)買單,競爭對手多不多,架構(gòu)生態(tài)能否為我們的目標(biāo)服務(wù)”。
實際上,達(dá)摩院以及玄鐵團(tuán)隊也清楚,當(dāng)RISC-V面向更多不同的應(yīng)用后,就會面臨標(biāo)準(zhǔn)化、碎片化等難題。
一年前,孟建熠把RISC-V比作日出,以形容新架構(gòu)及生態(tài)的光芒已初步照亮了東方。當(dāng)時,他也強調(diào),“做RISC-V的人不能孤立存在”。
一年后,張建鋒站在臺上呼吁:“RISC-V要真正走向主流系統(tǒng),需要更多的標(biāo)準(zhǔn)化,也要更多的生態(tài)參與進(jìn)來。”
走在芯片自主創(chuàng)新之路上的黃文雋認(rèn)為,“RISC-V是中國芯片產(chǎn)業(yè)的機遇”是沒法證偽的課題。但他認(rèn)為,生態(tài)是合力構(gòu)建的結(jié)果,從目前行業(yè)現(xiàn)實看,中國RISC-V生態(tài)仍在建設(shè)過程中,任重道遠(yuǎn)。
采訪的最后,丁險峰說他更相信“時間的力量”,從海外一些大廠動輒數(shù)十年去做大做強生態(tài)的例證看,“不搞十年,怎么可能有生態(tài)”。細(xì)數(shù)達(dá)摩院玄鐵RISC-V團(tuán)隊誕生至今的歷程,丁險峰覺得,“過了五年沒死,就很重要”。
(文中黃文雋系化名)