RISC-V正快速成长为跨多种应用的创新开源平台,例如愈来愈多的高效能运算(HPC)和记忆体采用RISC-V架构。DIGITIMES团队近期专访RISC-V International协会技术长(CTO) Mark Himelstein与担任该协会董事的晶心科技执行长林志明(Frankwell Lin),了解该开源技术平台RISC-V最新的科技趋势以及其生态系统的发展。
开源架构RISC-V架构不仅应用于低阶的微处理器,也开始有超大规模(hyperscale)的超级电脑与资料中心伺服器采用。RISC-V在这些高效能运算用途上的优缺点为何?将其使用在高效能运算的动机是什么?
Mark:半导体技术在过去15年进步非常快速,人们现在研发客制化产品的速度比以前快很多。30年前,需要300人花3亿美元和3年才能研发出晶片,现在我们却看到有12岁的学生自制晶片的例子,在中国就有4个大学生仅花1.2万美元做出晶片。
只要有高效能运算的需求,就会有人运用开源技术提供客制化的解决方案,因耗时更短、成本更低。开发RISC-V项目的柏克莱大学教授David Patterson曾自豪地说,RISC-V给了人们创新的能力。
晶心科技在内的众多企业为支持RISC-V的理念,一起合作研发不少创新的应用,例如向量处理器(vector processor),在物联网和超级电脑领域已获广泛采用。阿里巴巴在2020年底的RISC-V高峰会发布初期版本的向量处理器,就是建构在其既有的架构上,而能快速地透过其云端伺服器进入市场。
我们有一个团队正在把1,000个RISC-V核心整合在SoC。如果把这样的晶片放到有2万台伺服器的资料中心,将有75亿个RISC-V核心在这个资料中心。
Frankwell:让我引述David Patterson上个月讲的一句话,他说“RISC-V是必然的(RISC-V is inevitable)”,这意味著它是一个无法阻挡的趋势,将会成为未来十年的主流标准。
愈来愈多资料中心采用 Arm架构处理器,这对RISC-V是机会还是挑战?
Mark:我们相信竞争能带来创新,所以世界不会只有一种晶片,几乎所有从事RISC-V的资深工程师/设计师/架构师都从x86和Arm学到东西,因为他们都曾在这些公司任职。
Arm花了25~30年才从嵌入式元件发展到超级电脑,我们相信RISC-V不需要那么长的时间,因为我们可以借鉴Arm发展的经验。未来,Arm在笔记型电脑、伺服器和超级电脑市场有许多商机。当然,对RISC-V来说也是。
运算需求已融入日常生活,不论是物联网、电子商务等都见得到的相关应用了,我们相信RISC-V未来会被更广泛的采用。
Frankwell:Arm在PC、伺服器和资料中心市场具有发展潜力。当Arm以其独特的优势与能力从x86手上抢走部分市占,RISC-V也有同样的机会。由于苹果推出以Arm RISC架构设计的M1处理器来与x86 CPU竞争,且相当成功,因此,我相信会有愈来愈多公司设计自己的晶片,这也为RISC-V打开新的机会。
欧洲处理器计划(European Processor Initiative;EPI)想整合Arm 与RISC-V来制造系统整合晶片(SoC),这是可行的吗?会比x86更有竞争力吗?特别是在高效能运算与伺服器上?
Mark:NVIDIA在其显示卡和GPU里面就采用了RISC-V处理器,也可能同时采用Arm,用不同处理器来处理个别特定应用。我们预期这样的做法会继续而且会加速。虽然X86有它的优点,也会持续成长,但有更多的机会是存在于客制化的解决方案。人们可弹性挑选适切的架构来设计解决方案,并缩短进入市场的时间。
Frankwell:把Arm和RISC-V核心整合在一个SoC的混合式系统(Hybrid systems)发展已久,包括联发科、Marvell等皆有。把更多功能单元整合进单一晶片有其必要性,譬如智慧型手机的晶片整合逾50颗处理器,从CPU、Wi-Fi、触控到震动感测功能等,须由不同的处理器负责处理,所以混合式系统相当常见。
RISC-V晶片应用面已从嵌入式到现在的整合产品,未来在晶片设计上将取得更重要的地位。RISC-V的生态系中也有伙伴提供工具链(toolchains)与除错(debugging)服务。
记忆体产品是否采用RISC -V架构?
Mark:是的,希捷(Seagate)和威腾(WD)是这领域著名的业者,同时也在RISC-V International董事会与工作小组扮演重要角色,不仅使用RISC-V且也推动RISC-V的发展方向。
我们知道Western Digital已经开发2项RISC-V设计,并提供给非营利组织Chips Alliance,而且也把这样的设计做到硬碟晶片上;Seagate则刚发布了他们的SoC。
弹性和快速聚焦需求的特点吸引企业采用RISC-V,且这些企业并非单纯参加协会活动,而是更积极在高峰会上演讲,并协助设计RISC-V晶片,提供给全世界使用。
台湾有那些公司参与了RISC-V生态系?
Frankwell:RISC-V在台湾仍有许多发展空间。目前除晶心科技外,包含人工智慧(AI)公司耐能(Kneron)、联发科、台积电等皆是重要的参与者,且台积电扮演重要的角色。以晶心科技为例,已有近30家客户采用RISC-V架构设计晶片,而且还在增加。
晶心科技是在2005年开始以自己的架构设计RISC产品,2013年开始与柏克莱大学的RISC-V团队合作,并在2015以创始会员身分加入RISC-V基金会。2019年基金会重组为RISC-V International协会,晶心科技在2020年4月成为董事会成员(目前仍在任期)。
晶心科技积极参与RISC-V International运作与活动,希望借此让更多企业了解RISC-V的潜力,也希望未来能有更多台湾企业加入RISC-V International的阵营。(本文由Mark Himelstein与林志明(Frankwell Lin)口述,陈泽嘉、翁书婷、简琮训采访,林昭仪整理)
Mark Himelstein是RISC-V International 技术长,加州大学戴维斯分校电脑科学硕士,史丹佛大学商学院技术长专班结业。曾任职苹果、升阳电脑、Quantum等企业。
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