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专家谈RISC-V及其对中国半导体的意义

2018-8-8 10:09| 发布者: 炼数成金_小数| 查看: 6551| 评论: 0|来自: 半导体行业观察

摘要: 距离“中兴事件”不足100天,上海市政府颁发了一则鼓励芯片公司使用本土自主知识产权RISC-V内核的文件,引起了业界关注。在中国大陆,上海作为第一个将RISC-V列入政府扶持对象的城市,一方面因为上海市政府认可RISC- ...

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距离“中兴事件”不足100天,上海市政府颁发了一则鼓励芯片公司使用本土自主知识产权RISC-V内核的文件,引起了业界关注。在中国大陆,上海作为第一个将RISC-V列入政府扶持对象的城市,一方面因为上海市政府认可RISC-V的先进性、开放性及逐渐完善的生态;另一方面,上海是RISC-V在中国首度亮相的城市,是RISC-V打开中国市场的首站,在RISC-V技术与生态方面相较更具优势。

RISC-V从2015年开始成立基金会以来,在全球范围内发展势头迅猛,RISC-V基金会吸引了大量业内领先的研究机构、硬件厂商、软件厂商。包括Berkeley Architecture Research、中科院计算所等科研机构;包括高通、英伟达、NXP、三星、Microsemi、美光、中兴微电子、华为海思、联发科等半导体厂商;包括谷歌、IBM等IT公司;包括西数、希捷这两大硬盘厂商;还有SEGGER、Mentor Graphics、Express Logic等做开发工具的厂商。

国内相关企业对RISC-V相关生态也较为关注,与之相关Workshop场场爆满。 2018年6月30日,RISC-V基金会在上海举办的RISC-V Day 2018 Shanghai Workshop, 是年度一场由基金会在中国大陆举办的研讨会,汇集了来自美国、俄罗斯、捷克、台湾等国家和地区的RISC-V商业IP公司的演讲,盛况空前。令人关注的是,在此次大会上,第一次出现了中国大陆RISC-V商业IP公司的演讲,演讲人为Bob Hu(网名:硅农亚历山大),本文对其进行了专访。(附:Bob Hu的演讲PPT链接:https://content.riscv.org/wp-content/uploads/2018/07/Shanghai-1110_HummingBirdE200forShanghaiDay_v1.pdf))

采访内容如下:
一、你什么时候开始关注RISC-V的?
由于我是一个“CPU Guy”,所以自从2016年便开始关注RISC-V。在那个时候,RISC-V基金会刚刚成立不久,还很早期,国内知道的人很少。不过国内也有一些爱好者,譬如CNRV的群头郭雄飞同学是RISC-V在国内的积极推动者,我也因此而加入了相关的群组织。

二、你为什么会对RISC-V感兴趣?
我对RISC-V感兴趣主要源于两个方面:

1、一方面是技术风格。RISC-V推崇的一种大道至简的技术风格,我非常的认同。关于此点感兴趣的读者可以参见我过去所撰写的专文《大道至简——RISC-V架构之魂(上)》《大道至简——RISC-V架构之魂(中)》《大道至简——RISC-V架构之魂(下)》。

2、另一方面是它彻底开放的模式。我们知道,国产CPU产业发展了很多年,一直都没有成为主流,主要是由于生态的原因。其实这也不仅仅是国产C商用PU架构的问题,而是所有其他“非-ARM”商用架构普遍面临的问题。而RISC-V不同于其他的“非-ARM”架构的商用处理器架构,它是一个全新的开放架构,很有可能成为未来的一种新的主流架构与ARM并驾齐驱。

正是由于RISC-V开放的特性,作为一个CPU行业的老兵,我觉得RISC-V真的很好“玩”,应该好好地“玩”,用心地“玩”,而“不负自己的专业”。

三、谈一谈你“玩”RISC-V的经历?
刚开始“玩”的时候,真是很“孤独”,几乎遇到的每一个人,都要给人家解释下什么是RISC-V,并且收到反馈的基本上都是以质疑为主。

在2017年的时候,RISC-V在国外已经诞生了很多的开源或者商用版本的处理器内核,但是在国内一直没有具有影响力的开源内核,所以我开发了一个开源版本蜂鸟E203内核上传至Github,终于中国大陆也有自己有影响力的RISC-V开源内核了(要说明的是,蜂鸟E203只是一个开源版本,特性做的并不完全,也不能保证商用质量和服务)。

目前蜂鸟E203内核在中国大陆的爱好者、初学者和高校领域已经广泛的被使用和学习起来,听说今年的研究生创芯大赛用RISC-V的参赛队伍不少,大部分用的都是蜂鸟E203。社区里面也有基于蜂鸟E203制作的RISC-V FPGA开发板,这些都说明开源的蜂鸟E203内核对于RISC-V在国内的普及起到了非常明显的推动作用。

为了更好的推广RISC-V相关的基础知识,我还开了一个公众号《硅农亚历山大》,“硅农亚历山大”就是“芯片从业者压力山大”的意思,这便是我网名的由来。在这个公众号上我不定期地会发表一些RISC-V的科普文章,也为RISC-V在国内的推广起到了一定的作用。

四、推动RISC-V架构在国内的传播您觉得较大的阻力是什么?
较大的阻力来自两个方面:
1、一方面是ARM在中国的影响力太巨大了,中国由于在芯片处理器内核方面,长期缺乏自主的通用处理器内核,几乎都是购买国外的ARM处理器内核,形成了习惯。对于RISC-V这样一种新的架构出现,很长一段时间持怀疑态度。而ARM在中国还成立了合资公司(在全球范围内的国家),所以ARM在中国市场尤其显得强势,使得RISC-V在中国的传播相比别的国家显得非常缓慢。

2、另一方面是RISC-V被人曲解而忽略了它其他层面上的意义。较精确的说:RISC-V架构是一种Free的指令集架构,Free准确的说应该被翻译为“自由“而不是“免费”,指令集架构也不是一款具体的处理器内核。大多数人对于处理器的一些基本的概念并不了解,导致大多数人将RISC-V与“一款免费开源的处理器“划上等号,而免费往往成为劣质的代名词。这些曲解,都严重影响了RISC-V在中国的正常传播和发展。

因此,RISC-V需要被正确的认识和理解,它对中国的半导体产业有更加深远的意义。

五、RISC-V对于中国半导体行业有何深远意义?
处理器是一个非常复杂的软硬件系统工程,闭门造车自建标准是很难成功的。所以我觉得中国半导体产业应该主动和积极的拥抱RISC-V生态。我觉得从长期来看,RISC-V对于中国半导体产业一定会产生划时代的意义,具体将会体现在三个方面:

1、通过RISC-V架构摆脱国外的垄断,实现处理器内核的国产自主。并且这种处理器内核不是闭门造车出来的,而是拥有一种全世界认可的主流架构和主流生态。

2、由于RISC-V内核的成本优势,将会帮助本土产业开发出更高的性价比的芯片;

3、由于RISC-V架构的开放性,将会帮助本土产业开发出更多具有差异化特性的芯片。

六、听说你为了推广RISC-V,专门出了一本中文书?

是的,在推广的RISC-V过程中,我发现不仅存在上一个问题提到的理解误区,并且由于诞生时间太短,RISC-V目前在国内的普及还存在着如下几个明显的问题:

1、很多对计算机体系结构不是很了解的用户,由于缺乏相关的知识背景,对RISC-V的意义难以理解,而有关RISC-V的中文信息又太过分散。

2、目前的RISC-V文档是英文原版的指令集手册,该文档比较专业晦涩。

3、目前开源的RISCV内核基本上来自国外,并且文档非常匮乏,用户只能将其当做“黑盒”学习。因此,需要一款本土简单易上手的使用Verilog HDL编写的开源处理器内核,且需配套相关资料详细讲解将其“白盒化”,以推动RISC-V内核在国内的普及,尤其是在高校的爱好者和初学者领域的普及。

所以综上,我决定撰写一本RISC-V的中文书籍,以解决RISC-V在国内传播的问题。写书是一个极其痛苦而枯燥的过程,几乎耗尽所有的业余和休息时间,但最终还是坚持下来。作为一本专业小众书籍,《手把手教你设计CPU:RISC-V处理器篇》这本中文书虽然销量不多,但口碑不错,繁体版本的版权还被输出到台湾地区,就是对这本书质量的较大认可。

七、你怎么看待RISC-V目前的现状
目前的发展现状可以总结为这么几点:
1、发展趋势特别迅猛,从基金会成立到目前短短的两年时间内,发展极为迅速,这在过去任何一种计算机体系结构发展史上都是没有出现过的。

2、前景乐观,得到了产业界和社区的广泛支持,积极性高涨。同时,现在很多地区和国家的政府层面上也对RISC-V开始重视,所以说前景会非常乐观。

3、生态尚属早期,虽然发展非常迅猛,但是目前相比于ARM的生态而言,RISC-V还是任重而道远。目前比较适合RISC-V使用的领域还是对于生态依赖比较小的深嵌入式或者新兴的IoT、边缘计算、人工智能领域。

八、前段时间ARM建立网站,从成本、生态系统、碎片化风险、安全性和设计验证5个方面质疑RISC-V,遭到了RISC-V支持者的激烈回应,然后又下线了此网站,你怎么看?

RISC-V目前和ARM相比完全还不是一个量级的对手,对ARM还无法构成实质的威胁。

之前谈到了国产IP任重而道远,SoC芯片内部的处理器内核IP,实现国产自主更加艰巨。目前国内SoC芯片内部的处理器内核IP几乎都是使用ARM内核IP。并且,ARM在被日本软银收购后,更加的激进,还在中国成立了合资公司,还计划会在中国A股上市,可能会进一步加大了对中国市场的垄断。在成立中国合资公司之后,不知为何,国内的媒体圈内还发表了大量文章譬如《ARM中国成立,中国芯的救星来了》等等,总让人觉得有一种“臣吴三桂恭迎摄政王入关”的感觉。

要知道,虽然是被合资,但是ARM的架构并没有完全授权给中国,架构还是掌握在ARM公司手上,并不能真的解决国产自主可控的问题。

回过头来看,其实ARM关于RISC-V的五条评论,每一条都是极为中肯的,在内容上真的是无可厚非。我觉得全球RISC-V社区之所以非常激烈地对此反应,还开设了另外一个网站进行针锋相对地评论。我个人觉得这更多的是一种情感的宣泄,或者对于垄断者的一种不满而已。当然,这也是RISC-V作为一种完全开放的架构,能够迅速得到众多人的支持,得以快速发展的另一层原因。

九、你为什么创立芯来科技(Nuclei System Technology)
芯来科技这个公司是被“着急”逼出来的。

在刚开始“玩”RISC-V的时候,我并没有想过要创立一家专业内核IP公司,仅仅是为了尽绵薄之力在国内将RISC-V推广传播。

在我所开发的蜂鸟E203面世的时候,基本上还是与国外处于同一起跑线,但是我目睹了国外的很多专业RISC-V内核IP公司陆续出现并飞速发展,SiFive公司能够运行Linux的四核RISC-V内核都已经推出,并且已经在中国大陆市场大举进行推广。但是国内的CPU业界仍然停留在对RISC-V的质疑中,迟迟没有行动。

我们国家总是谈追赶这个追赶那个,但是一个新的技术出现,却又视而不见,眼看着又要错过一个时代,以后又要谈追赶了,我心急如焚,我对我的小伙伴们说,我要创立一家中国大陆专业做RISC-V内核IP的公司,他们都说“你玩大了吧?你是不是傻了?这是国家该干的事”。

但是,我还是毅然决然的成立了芯来科技(Nuclei System Technology),专注于RISC-V内核IP的开发和授权。值得欣慰的是,目前在IoT低功耗处理器内核方面,Nuclei的N200系列与国外公司处于同一起跑线,并且由于本土化和国产自主的优势,能够更好的为本土芯片公司服务和带来更具性价比和差异化的方案。

十、你们的商业目标是什么?
随着IoT的快速发展,在未来的20年,IoT和边缘计算领域的处理器内核IP会达到年出货量万亿颗的规模。这么巨大的市场,不应该也不可能被ARM公司完全垄断,我们的商业目标是:

使用国产自主可控的Nuclei RISC-V处理器内核为中国大陆路本土芯片公司赋能。在万亿级出货量的IoT和边缘计算领域,取得可观的市场份额,打破国外的垄断。

十一、你如何看待你要干的事情
芯来科技目前是国内第一家专注于IoT和边缘计算领域的RISC-V处理器内核IP公司,面临的竞争对手是如ARM般强大的国外寡头,似乎是一件“愚公移山”的事情。很多人问我,我也经常自嘲:“是不是傻”。明明知道这是个非常艰难的事情,但是我们还是选择迎难而上,我觉得,世界上总归是需要一些傻人去做一些看起来很傻的事情。如果所有人都去做那些很精明的可以赚快钱的事情,那我们国家的芯片产业怕是没希望了。

目前我们团队集结了一批有理想有干劲的年轻人,我很愿意将我所有的处理器相关的知识技能和管理方法分享给我的团队成员,我希望我们公司能够成为中国本土RISC-V领域的黄埔军校,成为RISC-V相关人才的摇篮。

十二、在这个过程中,你最感谢谁?
这个问题很尴尬,我远远没有资格发表“获奖感言”,如果一定要谈感谢,我觉得应该感谢如下方面的人士:

首先,我觉得真的是要感谢伯克利大学RISC-V的发起人,他们的无私精神真的是在推动人类的进步。

其次,我发自内心的要感谢我们公司的创始合伙人,他对我说:“你这个事情真的很好,很正义,是为国为民的事情,好好干,我要支持你”。我觉得发自内心的感激和感谢,更让我感受到中国人的家国情怀,是我们国家能够取得长足发展的较大宝贵财富之一。

我更要感谢加入我一起创业的小伙伴们:
一个合伙人,一直不遗余力地自掏腰包的奔走;
一个合伙人,我早上跟他聊我要做的事情,他说我“是不是傻了”,但是下午便去辞职加入我,然后和我一起“失业”了很久;
一个合伙人,晚上跟她聊,第二天恰逢周末的早上便拎着家当前来报到;
还有员工第一次聊的就当场就要签字Offer......
我非常感谢这些“愚公”们,一起来“移山”。

还有很多帮助过我的公司和个人,在此无法一一列举。我们这个事情尚且任重而道远,所以我感到“硅农亚历山大”,做好芯来科技是我们的梦想,但我们也深知创业是这个世上最严肃的几件事之一。

我们唯有加倍努力把事情做好。

十三、你最希望达到的愿景是什么?
我有两个愿景:一方面,正如我前面问题所述,IoT和边缘计算领域的处理器内核IP会达到年出货量万亿颗。这么巨大的市场,我希望起码这个市场的一部分是属于我们本土公司的,从而能够让大多数的本土芯片公司用上国产的RISC-V处理器内核。另一方面,我希望芯来科技能够对RISC-V基金会做出我们中国人应该做出的贡献。

十四、能否谈一谈你的个人背景?
我本人从上海交通大学(本科与研究生)毕业后,多年来主要的学习和工作都是围绕CPU内核设计,先后在业界比较知名的几家国际大公司工作,从高性能的ARM处理器、到低功耗的ARC处理器、到特殊用途的人工智能处理器,设计过各种级别的处理器内核。在这些国际一流的专业公司,先后担任过高级工程师到研发经理等不同的职责,接触到很多国际一流的处理器设计、验证技术和管理方法。所以可以说我是一个彻头彻尾的“CPU Guy”。

十五、成为一个“CPU Guy”,听起来是一件很酷的事,你感觉如何?
回顾过去,我只能说“I hardly think so”。现实是,从事专业CPU设计,做一个“CPU Guy”在过去其实是一件非常悲催的事情。在我出版的国内第一本中文RISC-V书《手把手教你设计CPU—RISC-V处理器篇》里面曾经描述过这么一段话,将其重复引用如下:

对于每一个行业的普通从业者而言,都希望所在行业能够蓬勃发展、欣欣向荣,能够有大量的商业公司参与并产生大量工作岗位的需求,只有这样,对于普通的从业者而言,才能实现“数钱数到手抽筋,出门上班离得近”的夙愿。倘使所在的行业或是日暮西山,或是走向寡头化成为一潭死水,自然也就无法诞生大量的工作需求,那普通的从业者们可能就只有“寻寻觅觅,冷冷清清,凄凄惨惨戚戚”,或者“门前冷落鞍马稀,老大嫁作商人妇”了。

CPU设计便是一个典型的例子。虽然处理器设计是一门开放的学科,但是:由于处理器架构长期以来主要由以Intel(x86架构)与ARM(ARM架构)为代表的商业巨头公司所掌控,及其软件生态环境衍生出的寡头排他效应,成为了普通公司与个人无法逾越的天堑。

由于寡头排他效应,众多的处理器体系结构走向消亡,国产的商用CPU也无法足够成功,从而造成了CPU设计这项工作变成了极少数国外商业公司“王谢的堂前燕”,普通平民“只可远观而不可亵玩焉”,国内长期没有形成有足够影响力的相关产业与商业公司。

正如一句话所说:你练就的是屠龙的本事,但是外面的世界并没有龙。我曾多次向ARM公司投送简历,ARM公司虽然在国内市场有着非常可观的营收,但是在国内并不开设CPU内核设计(核心技术)的研发职位,Intel公司就更不必多说。几年前,我有一些从事CPU设计/验证的优秀同事都已经纷纷的被迫转行了。所幸,新思科技(Synopsys)作为一家充分进行本土化的公司,在中国开设了规模庞大的ARC处理器内核研发团队,且给我赏了一个“饭碗”得以让我继续这个“很有技术含量”的职业,我感激不尽。

由于ARM-强势的主流生态,几乎形成了垄断,可以说所有的其他“非-ARM”架构的商用处理器架构都在苟延残喘,陆续的消亡消失。

所以,作为一个“CPU Guy”,我一点都不觉得酷,反之是忧心忡忡的。
但是放眼未来,我觉得作为一个“CPU Guy”有可能真的会,变成一件非常酷的事情,基于如下几点分析:

1、CPU设计和验证所需的技能要求特别高,并且他是一个需要软硬件兼通的工作。通常娴熟掌握了这方面技能的工程师,再从事其他的设计和验证工作都会游刃有余。譬如我先后带出来的很多工程师后来从事人工智能芯片等其他方面的工作,都非常游刃有余,表现亮眼。

2、RISC-V不同于其他的“非-ARM”架构的商用处理器架构,它是一个全新的开放架构,很有可能成为未来的一种新的主流架构与ARM并驾齐驱(类似于Andriod与IOS的关系),因此RISC-V架构和相关的设计验证技能很可能成为一种普遍需要的通用技能,很多有实力的大公司(譬如华为,NVIDIA)都可能自己组建团队开发其自用的RISC-V处理器内核,会催生出更多的人才需求。

3、由于国家的重视,近几年来国内CPU产业的情形已经发生了的改观,由于中国的巨大市场与产业支持,国内涌现出了兆芯、飞腾、华为、展讯、海光和华芯通等CPU芯片开发的公司。且随着RISC-V开放架构的诞生,给与了中国CPU产业一个全新的机会,将催生更多的市场需求。
不得不说,谢谢RISC-V架构,拯救了这个职业。

十六、谈一谈你对中国的芯片产业现状的看法
“中兴事件”再一次让国内意识到芯片国产自主可控的重要性,芯片作为一个非常宽泛的概念,也分布在众多不同领域,中国芯片产业的现状充分的显示了我们中国“长于做应用,短于做基础”的特点,体现在如下几个方面:

1、专用芯片强,通用芯片弱
由于专用芯片有专用场景,壁垒低,见效周期短,成本是至关重要的因素,因此我们国家芯片产业,在很多专用芯片领域表现还不错,并且在逐步的替代国外的芯片产品。但是对于壁垒高、周期长的通用芯片(譬如通用MCU,CPU等)则无语凌噎。

2、产业中间强,两头弱
中国的整个芯片产业可以说是一个纺锤形状。产业的中间代表了广大的SoC(System on Chip)设计公司,设计SoC芯片就好像“组装整车”。在这一块我国的规模已经非常庞大,并且各个SoC芯片公司的设计能力可以说已经达到国际一流水平。

产业的两头,一头代表了工艺和制造(Foundry),另一头代表了核心IP。这两头就非常的弱了。工艺和制造端和国外存在着几个代差,国家一直在投入巨资进行追赶;核心IP就好像“汽车的发动机和核心零部件”,在这一块,国内的IP非常孱弱,几乎全部依赖进口,并且时常被忽视,也没有得到国家层面应有的重视,知识产权保护意识也很薄弱,可以说是任重而道远。打个通俗的比喻,可以说我们是“组装国产整车”的能力已经很强了,但是“发动机和零部件”全部依赖进口,其路漫漫其修远兮。

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