近日,由國際測試委員會(BenchCouncil)、中國科學院大學及北京市懷柔區人民政府共同舉辦的2019國際晶片大會(Chips 2019)在京舉行。此次大會可稱得上“大咖”雲集——
大會的共同主席由中國科學院院士、軍事科學院院長楊學軍和中國科學院院士、中科院副院長李樹深擔任;座上嘉賓不僅有中國工程院院士倪光南、廖湘科,還有龍芯中科董事長、龍芯CPU首席科學家胡偉武,中科院計算所副總工程師張立新等行業專家;BenchCouncil委員會主席詹劍鋒擔任大會程式委員會主席。大會的主題是“構建自主可控和開放的晶片產業”。大咖們濟濟一堂,著重關注和討論了這個主題下業內最為關心的一個話題:開源晶片將給中國晶片產業帶來的是潛在的機遇,還是可能的陷阱?
臺下,華為、中科曙光、Intel、AMD、阿里巴巴、百度、龍芯、中科院計算所、中科院微電子所、中科院半導體所、國防科大、印度晶片公司等晶片研究機構和企業都在期待這個問題的答案。
參會的部分院士專家合影
有機會“三分天下”倪光南院士對開源晶片寄予厚望。他在會上發表演講,介紹了開源晶片的新趨勢。他認為,未來RISC-V開源指令集很可能發展成為世界主流CPU之一,而基於RISC-V開源指令集架構的中國產CPU可望滿足自主可控測評的要求,前景可期。
倪光南認為,開源的形式可以大大降低晶片設計門檻,符合技術發展趨勢。
倪光南院士,資料圖
“開源”(開放原始碼)是一種開發模式和商業模式,在軟體領域較為常見。比如,以Linux為代表的開源軟體已經成為了當前軟體產業的主流。而倪光南所提到的RISC-V開源指令集,可理解為與開源軟體相對應的一種開源硬體。
理論上來講,開源晶片設計可以將晶片設計門檻大為降低,甚至3~5人的小團隊在3-4個月內,只需幾萬元就可以研製出一款有市場競爭力的晶片。
現實是,目前世界上生態最為成熟的兩種指令集架構的CPU,分別是Intel主導的x86指令集架構CPU和由英國ARM公司主導的ARM指令集架構CPU。其中,
x86指令集架構CPU歷史悠久,壟斷了桌面和伺服器領域,被美國的Intel和AMD兩家公司擁有,罕有對外授權;ARM指令集架構CPU近年呈崛起之姿,在移動和嵌入式等領域佔壟斷地位,世界上很多公司花費數百萬至上億元費用向ARM公司購買IP許可,還要向公司繳納特許權使用費。因此,倪光南、廖湘科等院士專家認為“未來RISC-V很可能發展成為世界主流CPU之一,從而在CPU領域形成Intel、ARM、RISC-V三分天下的格局” 。
被認為能扛鼎Intel和ARM,RISC-V的確有“幾把刷子”。倪光南介紹說,RISC-V開源指令集擁有很多好處。首先,在設計方面,免除授權費用和智慧財產權風險的完全開源免費,是RISC-V存在的主要意義;而在最初設計時,RISC-V指令集研發團隊就明確表示要追求簡約,丟棄歷史包袱。
“目前RISC-V成型的技術程式碼集小、支援模組化、效能優越,能滿足從微控制器到超級計算機等各種複雜程度的處理器需求,支援從FPGA、ASIC等多種實現方式。”倪光南說。
另外,專家們還認為,隨著人工智慧和物聯網等新一代資訊科技的發展,各種場景下對CPU的需求日益碎片化,嵌入式應用前景廣闊。並且,低功耗、低成本和定製化需求越來越大,這使得RISC-V的精簡、低功耗、模組化和可擴充套件的優勢與數字經濟未來的發展方向十分契合。
同樣可能存在陷阱難得的是,胡偉武、張立新等晶片領域的“老兵”開誠佈公地討論了RISC-V計劃也有可能給中國晶片產業帶來“陷阱”。
他們擔心的是,RISC-V指令集掌握在RISC-V基金會手中。雖然RISC-V基金會同時獲得了美國政府和中國政府的支援,但資訊表明,美國政府支援RISC-V的根本原因在於其主要競爭對手是ARM,因為ARM晶片控制在非美國人的手上。
張立新認為,開源晶片在可能給中國晶片產業帶來的機會的同時,建議中國現有RISC-V計劃應該“避免走龍芯和飛騰走過的老路”,而是要“走高階路線”,不應該“在低水平重複已有的工作”。
詹劍鋒也認為應該藉助開源晶片計劃,選擇新賽道,為現代計算機負載(大資料、人工智慧、網際網路服務)設計通用的開源的晶片,而不是針對一個個的負載設計加速器。他認為,在傳統負載領域,開源晶片計劃沒有機會,“因為晶片產業很難做到後發制人”。
胡偉武投身龍芯十多年,他認為培育晶片產業需要時間,就像培養孩子,不能一蹴而就,“唯有時間不可超越”。他將國內的晶片力量描述為小學生、中學生和大學生。在他看來,龍芯、飛騰已經“大學畢業”,而不少相關的晶片研發計劃仍然是“小學生水平”。
龍芯CPU首席科學家胡偉武,資料圖
胡偉武也主張不做加速器,而是在通用晶片上整合對這些特定負載的支援,例如面向AI的指令。“時間會證明一切”,胡偉武說,晶片只有頭部企業會盈利,沒有足夠大的市場容量、不能控制生態,都難以盈利。
資訊科技生態非常複雜。詹劍鋒解釋說,在資訊科技產業領域,不僅存在從下(晶片)到上(應用)的管控,還存在從上到下的管控。例如安卓本身是開源的,大家都可以用,但在華為事件中,被管控的是谷歌開發的應用套件。
“這種情況可能同樣存在於開源晶片裡。”詹劍鋒說,開源晶片指令集ISA雖然是開源的,但不同的硬體實現是被管控的。因此,他認為開源晶片可能比開源軟體情況更為複雜,“中國的公司不能照搬開源軟體領域的模式”。
張立新對這個觀點也表示贊同。不過,他也表示,不論是自主研發的還是拿來的,只要是能解決現在困境的晶片計劃,就應該被鼓勵。
廖湘科提出,中國在晶片領域的薄弱力量還包括EDA工具,目前開源EDA領域基礎較差。“這個領域很難被計算機專業的人士攻破,因為需要不同的知識積累。”他說。
基金會保持技術中立值得一提的是,RISC-V基金會在形象上保持了中立性。
RISC-V基金會於2005年成立,這是一個非盈利中立機構和開放社群,主要負責日常維護RISC-V指令集標準手冊與架構文件,參與RISC-V相關規範制定和軟硬體生態系統的發展。
11月25日,為了尋求技術中立,總部位於美國特拉華州的RISC-V基金會計劃遷至瑞士,以規避美國可能會做出的貿易限制。RISC-V基金會執行長卡利斯塔·雷德蒙德(Calista Redmond)表示,董事會一致通過了遷移決定,希望確保美國以外的大學、政府和公司可以幫助開發其開源技術。他稱,“在世界各地,我們聽到很多人說‘如果公司不在美國,我們會更自在”。
RISC-V基金會在形象上保持了中立性
倪光南在大會上對此表示讚賞。他介紹說,基金會採取會員制管理,目前有上百家會員單位,中科院計算所是發起和審計會員,阿里巴巴、華為是白金會員。這種開放式管理模式能夠有效促進RISC-V社群的交流和創新,形成生態系統,從而降低研發成本,打破晶片市場的壟斷。
因此,儘管有種種異議和疑慮,專家總體認為,開源晶片對中國晶片產業是一個機會。
目前,RISC-V開放的生態已經讓眾多廠商選擇使用RISC-V指令集研發下一代晶片——
英偉達提出將使用RISC-V指令集製作下一代GPU上的周邊微控制器;西部資料計劃在下一代儲存計算晶片中使用RISC-V核,並宣佈預計每年將出貨10億片以上使用RISC-V的晶片;西門子、三星、谷歌、IBM、特斯拉、高通、恩智浦、日立等大廠都在RISC-V指令集晶片上有所佈局。在中國,使用RISC-V指令集製作的晶片也開始初露頭角。7月18日,中科物棲展示了基於RISC-V的AIoT晶片和整機方案;7月25日,阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥出品的“玄鐵910”晶片同樣是一款RISC-V處理器,它可以用於設計製造高效能端上晶片,應用於5G、人工智慧以及自動駕駛等領域。