4月29日，在“创芯·生生不息——进迭时空2024年度产品发布会”上，进迭时空创始人、CEO陈志坚博士发布了全球首颗 8核 RISC-V AI CPU——SpacemiT Key Stone™ K1（简称K1），用一项项实测数据证明：在满足AI算法模型快速迭代和部署方面，同等微架构的RISC-V芯片至少领先ARM芯片1.5代。

陈志坚在发布会上介绍，现有的主流AI算法部署通常使用抽象描述的多框架算法模型，落地应用至具体的芯片平台，依托CPU、GPU、NPU等相关载体。在目前的边缘和端侧计算生态中，由于各家芯片公司缺少基于CPU核定制AI算力的能力或者授权，而且NPU相较于传统CPU有一定的功耗优势，使得在实际落地场景中，NPU的使用率很高。但是NPU有其致命的缺点，各家NPU都拥有独特的软件栈，其生态相对封闭，缺乏与其他平台的互操作性，导致资源难以共享和整合。对于用户而言，NPU内部机制不透明，使得基于NPU的二次开发，如部署私有的创新算子，往往需要牵涉到芯片厂商，IP厂商和软件栈维护方，研发难度较大。

着眼于这些实际的需求和问题，进迭时空推出的K1芯片在设计和生态上采取了开放策略。以通用CPU为基础，结合少量DSA定制（符合RISC-V IME扩展框架）和大量微架构创新，以通用CPU的包容性最大程度的复用开源生态的成果，在兼容开源生态的前提下，提供TOPS级别的AI算力，加速边缘AI应用。这意味着K1芯片可以避免低质量的重复开发，并充分利用开源资源的丰富性和灵活性，以较小的投入快速部署。


RISC-V如何适用于AI应用？

进入2023年，AI让芯片的算力得到无与伦比的表现。随着AI算法对硬件算力的渴求到达前所未有的高度，传统的芯片架构正面临着前所未有的挑战。因此，实施专用架构、针对AI算法进行特定优化的芯片设计，已成为满足高算力需求的新趋势。


指令集简单便于扩展、成本低

ARM与X86，作为老牌指令集，它们内部历史遗留指令太多，后续工程师很难再对现有指令进行更新或添加。很多读者或许下载过ARM官方的文档介绍，几千页读下来，熟练掌握尚且困难，推陈出新更是难办。多指令模式更为ARM架构设计增添了复杂性。因此，在指令集的扩展方面，更富活力的RISC-V天然具有极大优势，毕竟开源、精简是RISC-V的一大特长。

与此同时，开源也带来了另一个重要的好处，那就是降低了RISC-V的技术门槛和成本。任何人都可以获取RISC-V的源代码，根据自己的需求进行定制和优化，而无需支付高额的授权费用。


契合边缘AI

RISC-V并不是适合所有的AI模型。很明显，在AI大模型方面，由于其需要的极高算力与超高的相关资源消耗，让几乎所有RISC指令集望而却步。以ChatGPT这类大模型为例，据OpenAI测算，ChatGPT训练阶段总算力消耗约为3640 PF-days（约1PFLOP/s效率跑3640天），GPT-3训练成本预计能达到500万美元/次。边缘AI无法承载大模型对算力的高需求，瞄准单一领域、对算力要求相对低的小模型AI则可以施展拳脚，RISC-V的机会就来了。尤其是物联网领域，RISC-V已经展现出了优势。


与AI算法相匹配

从算法角度来说，更高自由度的RISC-V指令集恰好与需要更快速迭代与高算力的AI算法相匹配。众所周知，RISC-V具有高度的可扩展性和模块化特点，这也意味着设计者可以根据具体的应用需求进行裁剪和定制，因此可以更好地适应不同的AI算法，包括深度学习、神经网络等。


大厂的押注与布局

在技术创新和市场需求的双轮驱动下，RISC-V发展潜力尽显。在此趋势下，各大芯片巨头纷纷投身其中，共同探索RISC-V的广阔前景，以期在未来的竞争中占据有利地位。这其中包括苹果、英特尔、高通、瑞萨、英飞凌、恩智浦、博世等。

究其原因，各大芯片厂商之所以纷纷押注RISC-V领域，背后究竟隐藏着怎样的考量与布局？

对于任何一个芯片大厂而言，在ISA的选择上都是相当谨慎的。ISA不仅决定了芯片开发的难易程度，也决定了与之绑定的软件和开发生态，甚至可能会影响到市场面临的竞争。

当前，移动芯片市场的性能之争愈演愈烈，不论高通、英伟达，还是三星、苹果，实际上它们都是基于Arm架构开发的，都属于Arm联盟的成员之一。目前为止，Arm已经占据了智能手机芯片领域95%以上的市场份额，包括平板电脑等。

过于依赖软银集团旗下Arm公司的技术可能会给自身带来一些风险，2022年底Arm就曾因知识产权问题起诉过高通。

此外，Arm技术不仅在智能手机中无处不在，当下正迅速扩展到大型设备、数据中心和汽车用途。

汽车业务也是高通的核心业务之一，尤其是智能座舱系统。如今包括英特尔在内的其它大型半导体芯片制造商也表示，他们未来将支持RISC-V芯片的开发。这可能会给高通带来更多动力。在2022的RISC-V全球峰会上，高通高管宣布，早在2019年发布的骁龙865 SoC中，高通就已经将RISC-V用到了微控制器的设计中，并已经出货了上亿个RISC-V核心。

瑞萨作为MCU大厂之一，尤其是在汽车领域，经过多年的积累与开发，旗下已经有了多条MCU产品线。在32位MCU上，有基于自研CISC内核的RX系列，也有基于Arm Cortex-M架构的RA系列。即便如此，瑞萨还是决心开拓第三条产品线，而这条产品线正是基于RISC-V架构。

英特尔对推进RISC-V也颇有兴趣，2022年英特尔大力扶植RISC-V——以Premier（高级会员）的身份，加入了RISC-V International基金会。与此同时，它还设立了10亿美元 （约合人民币64亿）的IFS基金，用于扶持初创和成熟企业进行代工生态的创新，其中很大一部分用于RISC-V。

IFS 计划提供一系列经过验证的 RISC-V IP 内核，并针对不同的细分市场进行了性能优化，确保 RISC-V 在 IFS 芯片上跨所有类型的内核（从嵌入式到高性能）运行最佳。同时将提供三种类型的 RISC-V 产品：基于 IFS 技术制造的合作伙伴产品；RISC-V 内核被许可为差异化 IP；利用先进的封装和高速芯片间接口，提供基于 RISC-V 的小芯片构建块。

其实，英特尔在很早之前就在RISC-V路线上有所动作，2021年英特尔就推出了基于RISC-V架构的Nios V处理器。在此之前，英特尔还欲花费20亿美元收购RISC-V芯片设计公司SiFive，但最终并没有成功，不过这也让大众看到了英特尔面对 RISC-V 的心态。

RISC-V CEO Calista Redmond 表示：“RISC-V 的开放合作已经引发了半导体行业的深刻转变，这种合作伙伴关系将加速开放计算的创新。”

英特尔研究院副总裁、英特尔中国研究院院长宋继强表示，英特尔中国研究院专门把RISC-V这个开放开源的指令集列入研究领域，是因为中国在这一领域的影响力比较明显，在RISC-V国际基金会高级会员里，接近一半是中国企业或者学校。另外，中国还有政府方面的引导，想让RISC-V成为未来自主创新的重点。因此，中国未来在RISC-V发展上一定会走的很好。


前景与弱势并存 RISC-V发展顺应市场

去年，RVI在谈到RISC-V内核的增长方面时引用了一项研究，该报告预测到2025年RISC-V内核的销量将达到600亿个，而另一项研究则预测RISC-V的复合年增长率（CAGR）到2027年将达到35%。在这样一个成熟的行业中，35%的复合年增长率是非常激进和快速的，但越来越多的公司正在寻求设计自己的芯片，这有助于推动RISC-V的增长。

但RISC-V并非毫无缺点。因其轻量型的指令集，RISC-V的适用场景包括低端智能手机、个人电脑、游戏机和服务器等领域。此外，仅仅基于RISC-V芯片的研发还不足以说明它的成功。对于从未进入这两个市场的RISC-V CPU来说，即便是突破了硬件上的高性能门槛限制、达到了产品对于处理器性能的要求，但是还有很多软件生态方面的难题需要解决。RISC-V缺生态系统，但RVI不对此做任何定义，生态系统的搭建全由使用者发挥。或许，唯有RISC-V CPU的大规模量产，开发者随处可得，RISC-V生态才将爆发