阿里平頭哥首次交貨！“讓天下沒有難造的芯片”

李根 發(fā)自 ShanghAI

量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

阿里平頭哥，走出了萬里長(zhǎng)征第一步。

7月25日，玄鐵910正式亮相發(fā)布。

這是平頭哥半導(dǎo)體成立之后的第一款產(chǎn)品，阿里芯片宏圖偉業(yè)的首次交貨，也是RISC-V開源世界的最新紀(jì)錄。

它以劍神兵器為名，性能和價(jià)格都展現(xiàn)大規(guī)模競(jìng)爭(zhēng)力，但更令人驚訝的是背后承載的普惠方案、開源邏輯，以及阿里成功之道的延續(xù)：

讓天下沒有難造的芯片。

玄鐵910

這并非一款C端常見的完整集成芯片。

玄鐵910，基于RISC-V開源架構(gòu)開發(fā)，核心針對(duì)高性能計(jì)算，是一款I(lǐng)P core，是一款處理器，也可以理解為就是SoC里的CPU。

或許以英特爾和ARM為參照，更容易理解玄鐵910定位。

它不是英特爾一樣完全整合的CPU，而是ARM類似的CPU IP形態(tài)，華為麒麟需要用，高通驍龍需要用，三星蘋果的手機(jī)芯片也離不開。

只是平頭哥玄鐵，面向AIoT，面向更豐富的萬物互聯(lián)場(chǎng)景，性能更高，適用性更廣，開發(fā)和進(jìn)一步流片量產(chǎn)的門檻更低。

單位性能7.1 Coremark/MHz，主頻在12nm工藝下達(dá)到了2.5GHz。

性能比公開的RISC-V最好處理器還要提升40%，主頻功耗僅為0.2瓦。

而且玄鐵910采用3發(fā)射8執(zhí)行的復(fù)雜亂序執(zhí)行架構(gòu)，是公開的RISC-V處理器中——首個(gè)實(shí)現(xiàn)每周期2條內(nèi)存訪問的處理器。

并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)RISC-V指令的系統(tǒng)性增強(qiáng)，擴(kuò)展到50+條指令，系統(tǒng)性增強(qiáng)了RISC-V的算術(shù)運(yùn)算、內(nèi)存訪問和多核同步。

若進(jìn)一步橫向比較，玄鐵910與ARM v8的高性能處理器A72，處于同一水平。

更直接來說，拿玄鐵910打造旗艦手機(jī)芯片，完全OK。

如果再考慮適用場(chǎng)景和成本，以及萬物互聯(lián)卻缺芯的時(shí)代呼喚，玄鐵910帶來的變革，可能還不止于性能。

在AI和5G等新基礎(chǔ)技術(shù)沖擊下，對(duì)處理器性能、價(jià)格和專芯專用都提出了新要求。

然而目前全球范圍內(nèi)可選擇的CPU并不多，商用版本的處理器價(jià)格還比較高。

如果有產(chǎn)品能降低高性能芯片中通用處理器的門檻，并且讓AIoT中眾多玩家可以在新興領(lǐng)域展開芯片創(chuàng)新，那帶來的變革影響，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過x86和ARM架構(gòu)時(shí)代。

這是玄鐵910成為平頭哥首款產(chǎn)品的核心原因，也是阿里選擇RSIC-V的關(guān)鍵邏輯。

一個(gè)時(shí)代有一個(gè)時(shí)代的芯片

RISC-V，就被認(rèn)為是AIoT時(shí)代芯片的基礎(chǔ)。

或許你多少有了解，RISC-V，全稱是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（reduced instruction set computer），這種微處理器與之前的相比，速度更快、功耗更低。

由現(xiàn)任谷歌董事長(zhǎng)Hennessy和UC伯克利教授David Patterson于1980年提出，2017年還因此發(fā)明榮膺圖靈獎(jiǎng)，發(fā)展至今已演進(jìn)至第五代，故而簡(jiǎn)寫為RSIC-V。

與大多數(shù)指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。

雖然這不是第一個(gè)開源指令集，但它展現(xiàn)的勢(shì)能和擁戴，已有王霸之氣。

一方面，因?yàn)槠洫?dú)特設(shè)計(jì)適用于更現(xiàn)代的計(jì)算設(shè)備，如倉(cāng)庫(kù)規(guī)模云計(jì)算機(jī)、高端移動(dòng)電話和微小嵌入式系統(tǒng)。

另一方面，RISC設(shè)計(jì)之初就考慮到了用途中的性能與功率效率。于是該指令集還具有眾多支持的軟件，這解決了新指令集通常的弱點(diǎn)。

所以全世界的處理器開發(fā)者，實(shí)際上都可以基于這個(gè)架構(gòu)做出理想的處理器產(chǎn)品。這種可擴(kuò)展、可定制化的特點(diǎn)，對(duì)于場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)、性能功耗需求各不相同的AIoT芯片特別重要。

門檻之外，成本也是RISC-V王霸之氣的背后加速度。

AIoT推動(dòng)的萬物互聯(lián)是大勢(shì)所趨，但目前ARM架構(gòu)授權(quán)費(fèi)用不菲，雖然比起英特爾x86已更友好，但生態(tài)伙伴還是英偉達(dá)、高通、華為以及蘋果三星等巨頭。

更多AIoT場(chǎng)景的中小開發(fā)者，想要為專門場(chǎng)景專門設(shè)備打造專用芯片，不通過開源普惠的架構(gòu)和CPU，根本玩不起做不到。

而RISC-V和基于RISC-V的CPU們，正為此而生。

阿里集團(tuán)資深總監(jiān)孟建熠——玄鐵910負(fù)責(zé)人，解釋了選擇RSIC-V的原因。

這位芯片領(lǐng)域老兵，認(rèn)為可以從半導(dǎo)體的過去現(xiàn)在去看未來。

當(dāng)初PC時(shí)代，英特爾x86一家獨(dú)大，從IP處理器到最后芯片產(chǎn)品，完全封閉進(jìn)行，并與微軟結(jié)盟，形成了Wintel時(shí)代。

但移動(dòng)時(shí)代來臨，體量更小的ARM，卻憑借更普惠的戰(zhàn)略選擇，提供CPU IP，讓更多合作伙伴自己去定義產(chǎn)品，最后在手機(jī)時(shí)代，助力形成多雄崛起局面，ARM也成為手機(jī)時(shí)代的最大贏家之一。

然而再面向如今的AIoT趨勢(shì)，ARM的普惠或許還不夠。

如果說PC時(shí)代的芯片玩家寥寥無幾，手機(jī)時(shí)代的芯片供應(yīng)屈指可數(shù)，那AIoT時(shí)代所需要的參與者，可能要有指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

需求多，場(chǎng)景豐富，并且還要專門芯片專門定制使用，這就是AIoT時(shí)代的訴求，也是這個(gè)時(shí)代所需要的芯片發(fā)展思路。

所以從AIoT時(shí)代需求出發(fā)，平頭哥選擇RSIC-V也就不足為奇。

并且阿里之道一以貫之，平臺(tái)思維，基礎(chǔ)設(shè)施思路，先自己解決芯片技術(shù)最難的CPU部分，再以“被集成”的心態(tài)讓更多芯片玩家基于自己開發(fā)，打造起平臺(tái)生態(tài)。

最終目標(biāo)，讓天下沒有難做的芯片。

而且這也是阿里一而再開拓新領(lǐng)域并取得成功的經(jīng)驗(yàn)。從阿里巴巴B2B淘寶支付寶，到阿里云和菜鳥，都是這種平臺(tái)模式、基礎(chǔ)設(shè)施思路的延續(xù)。

可以說，阿里平頭哥，在時(shí)代趨勢(shì)面前，選擇了自己最適合的路。

但也是阿里這樣的巨頭才有能力走的路。

平頭哥憑什么？

自然不是單憑一年苦戰(zhàn)。

2018年9月，阿里宣布整合中天微和達(dá)摩院成立旗下芯片公司：平頭哥半導(dǎo)體。

而此次參與玄鐵910打造的阿里集團(tuán)資深總監(jiān)孟建熠博士也透露，玄鐵910立項(xiàng)也差不多在此前后，整個(gè)項(xiàng)目從無到有實(shí)現(xiàn)，一年不到的時(shí)間。

在芯片半導(dǎo)體領(lǐng)域，這樣的速度十分驚人。

但孟建熠強(qiáng)調(diào)，速度背后，是平頭哥核心團(tuán)隊(duì)十年以上的CPU和芯片研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

哪怕放眼全中國(guó)，能夠長(zhǎng)期從事自研指令架構(gòu)、CPU微體系結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)芯片產(chǎn)品的研發(fā)，累計(jì)開發(fā)多款CPU IP核，量產(chǎn)芯片銷售10億+的公司和團(tuán)隊(duì)，也有且僅有兩家。

而平頭哥的底氣，正是來自這樣的積累。

之前其前身自研開發(fā)的CK801、CK802、CK803、CK805、CK807、CK810、CK860等7款嵌入式CPU IP核，均已得到大規(guī)模量產(chǎn)的驗(yàn)證，授權(quán)客戶超100家，被廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺、工業(yè)控制、車載終端、移動(dòng)通信、多媒體、無線接入和信息安全等領(lǐng)域，主要客戶均是一線芯片設(shè)計(jì)公司。

所以玄鐵910，是平頭哥團(tuán)隊(duì)最新實(shí)力證明，也是之前處理器經(jīng)驗(yàn)積累的集大成之作。

它把自研架構(gòu)中經(jīng)過產(chǎn)品驗(yàn)證的指令技術(shù)與RSIC-V精簡(jiǎn)指令技術(shù)融合，在指令方面相比傳統(tǒng)RISC-V穩(wěn)定可靠，同時(shí)有20%以上性能的提升。

而在處理器的設(shè)計(jì)技術(shù)上，玄鐵910在原有高性能處理器2發(fā)射的基礎(chǔ)上，發(fā)展成3發(fā)射并行架構(gòu)，流水線深度從10級(jí)發(fā)展成12級(jí)，單位性能提升40%，工作主頻達(dá)到2.5GHz，整體指標(biāo)在原有技術(shù)上，均提升至新層次。

值得一提的是，平頭哥原團(tuán)隊(duì)，其實(shí)也擁有自研C-SKY嵌入式CPU核，但從AIoT和最大限度普惠出發(fā)，玄鐵同時(shí)也擁抱RISC-V。

這種擁抱也不會(huì)是一芯一核的擁抱，還是立足長(zhǎng)遠(yuǎn)的生態(tài)推進(jìn)融合。

目前在RISC-V生態(tài)中，阿里不僅是白金會(huì)員、體量最大的玩家，話語(yǔ)權(quán)方面也越來越重要——這對(duì)于平頭哥想要提供的基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)想非常關(guān)鍵。

當(dāng)然，廣施普惠，技術(shù)底氣之外還得有成本門檻方面的準(zhǔn)備。

平頭哥方面說，因?yàn)槭荂PU授權(quán)形式，并不能具體計(jì)算每一顆最后合作芯片的成本，但既然出于普惠和打造開發(fā)者生態(tài)思路，就一定要把門檻降至最低。

具體成本未透露，但有消息稱，相比對(duì)標(biāo)同等性能的CPU授權(quán)成本，玄鐵910至少能比參照方便宜50%以上。

更利好的消息是，就在這次2019阿里云峰會(huì)·上海，平頭哥也宣布玄鐵910第一階段的計(jì)劃：

開放入口，先以軟件形式提供給開發(fā)者使用。

具體來說，平頭哥希望通過開放部分代碼降低開發(fā)者使用高性能CPU的獲得門檻，推動(dòng)全球開發(fā)者進(jìn)行架構(gòu)創(chuàng)新。平頭哥的評(píng)估代碼已經(jīng)在平頭哥網(wǎng)站上面向開發(fā)者開放，未來將在Github上公開仿真和FPGA代碼。

這也是硬件開源當(dāng)前的必經(jīng)之路，由于玄鐵910這樣的高性能處理器流水線設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，對(duì)驗(yàn)證環(huán)境的完整要求極高，所以開源開放，最首要的是幫開發(fā)者走過從功能仿真到FPGA驗(yàn)證的階段。

其后，如果開發(fā)者的各項(xiàng)綜合指標(biāo)符合設(shè)計(jì)預(yù)期，開始進(jìn)入ASIC設(shè)計(jì)和芯片量產(chǎn)測(cè)試，平頭哥還會(huì)幫助進(jìn)入芯片量產(chǎn)的階段。

在平頭哥內(nèi)部，上述計(jì)劃也被稱為“廣發(fā)英雄帖”。

孟建熠博士還透露，在英雄帖發(fā)出后，下一步就會(huì)選取行業(yè)標(biāo)桿、有量產(chǎn)能力或高?？蒲校餐蛟斓谝黄跇?biāo)桿項(xiàng)目。

未來，則期待這些標(biāo)桿項(xiàng)目，作為帶頭示范，實(shí)現(xiàn)星星之火可以燎原。

那么對(duì)于希望被普惠的開發(fā)者，核心要求又是什么？

或許只剩下有落地場(chǎng)景，有問題解決的初步思路，并能基于玄鐵910這款CPU實(shí)現(xiàn)想要的芯片設(shè)計(jì)。

此外，AIoT時(shí)代也好，專芯專用需求也罷，背后還有不能忽略的軟硬件一體化趨勢(shì)。

換而言之，面向AIoT的芯片，又豈能是一個(gè)硬件而已？

平頭哥方面也透露，除了CPU外，平頭哥還會(huì)推出集成CPU、存儲(chǔ)器和算法的全棧解決方案。

其中AliOS可以實(shí)現(xiàn)低功耗低成本的云端接入，云端一體也會(huì)是平頭哥軟硬件基礎(chǔ)能力的體現(xiàn)，是普惠AIoT芯片的基礎(chǔ)。

或許更長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來，平頭哥想要打造的普惠芯片生態(tài)，會(huì)以“超市”形態(tài)呈現(xiàn)。

每一個(gè)有芯片訴求的開發(fā)者，都可以在“平頭哥超市”中選其所用，然后功能化組合，最終快速實(shí)現(xiàn)目標(biāo)——開發(fā)門檻真正降至最低，天下再?zèng)]有難造的芯片。

這種愿景，也暗藏在“玄鐵”取名中。

One more thing

作為首款交貨產(chǎn)品，平頭哥團(tuán)隊(duì)自然對(duì)產(chǎn)品名字寓意深遠(yuǎn)。

而“玄鐵”同樣延續(xù)自金庸武俠，與阿里體系一脈相承。

如果你對(duì)《神雕俠侶》還有印象，或許能記得楊過后來使用的那件兵器利刃。他因緣巧合遇見神雕，也獲得了獨(dú)孤求敗的玄鐵寶劍。

這也是金庸江湖里的天下第一重劍，背后寓意：

重劍無鋒，大巧不工。

用來寓寄CPU IP Core，氣質(zhì)上也再合適不過。

而且既然平頭哥創(chuàng)辦初心，就是為普惠芯片開發(fā)者，那玄鐵背后的淵源傳承也非常適合。

在金庸武俠中，玄鐵后來被大俠郭靖重新熔融鍛造，重新推出一刀一劍：寶刀屠龍，利劍倚天。

或許今日之后，也會(huì)有芯片開發(fā)者在玄鐵910賦能下，打造出“屠龍”芯，打造出“倚天”器。

AIoT時(shí)代可能早已聲勢(shì)轟鳴，但現(xiàn)在平頭哥和玄鐵910真正改變局面。

阿里因“讓天下沒有難做的生意”而生，如今已用業(yè)績(jī)格局交出答卷。

而為芯片普惠而創(chuàng)辦的平頭哥半導(dǎo)體，今天的第一步，或許會(huì)是另一個(gè)開始：

從此天下沒有難造的芯片。

你覺得呢？