能效提升超20%！5年8款CPU，平头哥玄铁RISC-V生态实现大跨步

在“2019 阿里云峰会”上，阿里平头哥正式发布了当时业界最强的高性能RISC-V处理器内核——玄铁C910，引发了业界的广泛关注。实际上，早在2014年之时，平头哥副总裁孟建熠就已经开始关注RISC-V，2018年，平头哥成功研发一款低功耗的RISC-V内核玄铁E902。此后，平头哥持续深耕RISC-V领域，并迅速成为了RISC-V领域的领导厂商。

11月3日，在杭州举行的“2022云栖大会”上，平头哥发布全新的RISC-V高能效处理器——玄铁C908。据介绍，玄铁C908计算能效全球领先，较业界同性能处理器的能效提升了超20%。

△阿里云智能总裁张建锋介绍RISC-V最新进展

至此，平头哥已经累计正式推出了三个系列八款RISC-V CPU内核，覆盖了低功耗的安全需求、高性能、成本优化、计算增强、高能效等不同类型的用户需求。与此同时，作为RISC-V领域的头部厂商，平头哥还在不断通过与龙蜥社区、统信软件、谷歌安卓合作，持续拓展RISC-V软件生态，探索RISC-V在云端、桌面端和移动端的潜力，全面助力RISC-V产业的发展。

开源RISC-V是中国芯片产业大机遇

目前在CPU市场，英特尔的x86架构及Arm架构仍然是全球最为主流的指令集架构。其中，x86架构统治着PC及服务器市场，而Arm架构则几乎完全垄断了移动市场。近年来兴起的RISC-V架构，得益于其指令精简、模块化、可扩展、开源的优势，也迅速在对功耗、成本更为敏感的物联网市场站稳脚跟，并开始持续向着更高能效和高性能的市场进行开拓，大有与x86、Arm三足鼎立之势。

根据Semico Research的最新预测，到2025年，全球RISC-V CPU内核的出货量累计将达到约800亿颗（去年之时这一预测还是624亿颗），年复合年增长率高达114.9%，在全球CPU内核出货量当中的占比将超过14%。

Counterpoint Research的数据则显示，到2025年，RISC-V在IoT市场的市占率将达28%，在工业市场的市占率将达12%，在汽车市场的市占率将达10%。

“RISC-V是有史以来最丰富、最开放的指令集架构，同时RISC-V也正在迅速构建最强大的生态系统。目前，基于RISC-V内核的芯片出货量已经达到了100亿颗。德勤预测2022年RISC-V内核芯片出货量将比2021年翻一番，2023年将再翻一番。RISC-V的崛起已是大势所趋。”在2022云栖大会上，RISC-V International首席执行官Calista Redmond通过视频演讲时说到。

而RISC-V产业迅猛发展的背后，也得益于中国厂商的热捧。近年来，国内对于核心芯片的自主可控需求越来越高，开源的RISC-V自然也备受国内厂商的追捧。

中国工程院院士倪光南在2022云栖大会上表示：“开源模式已从软件领域走向硬件领域。RISC-V降低了进入芯片行业的门槛，也符合未来万物智能时代的技术发展趋势，中国要争取在万物互联的新时代，使得RISC-V发展成为世界主流CPU架构，形成x86、Arm和RISC-V三分天下的格局。”

这与中国科学院院士褚君浩的想法不谋而合，在2022云栖大会上，他表示：“当前开源开放已经成为信息技术系统的一大趋势，成为全球协同创新的新模式，持续推动信息技术的快速发展。芯片的基础是指令集，开源、精简的RISC-V指令架构，为我们国家掌握芯片产业的发展主动权也提供了机遇。”

值得注意的是，在RISC-V基金会的3100多家会员当中，中国企业占比达到了近一半。即便是在RISC-V基金会目前的24家最高级别的董事会成员当中，中国厂商的占比也接近了一半，其中就包括阿里平头哥。而作为董事会成员单位，可以提名一名理事委员会理事，以及技术委员会代表，可直接影响RISC-V标准的制定和技术发展方向。

目前阿里平头哥是RISC-V国际基金会董事会成员，并且在基金会中的数据中心、存储管理、安卓、安全等11个技术组织当中担任主席、副主席的职位，重要性及数量居世界前列、中国机构首位。在RISC-V国际舞台上，平头哥正推进RISC-V国际标准制定，推动全球RISC-V技术与生态发展。

玄铁C908：能效较同性能处理器高出20%

此前，RISC-V最显著的标签是低功耗，平头哥在2019年推出最高主频达2.5GHz的玄铁C910，突破了业界对RISC-V的性能想象。

如今，平头哥又将目光瞄向了智慧视觉、智能交互和多媒体终端这三大非常重要的高性能应用领域。在满足高性能需求后，它们对RISC-V提出了高能效的挑战。

于是，极致高能效的RISC-V处理器玄铁C908便应运而生。

△平头哥副总裁孟建熠发布玄铁C908

根据官方公布的数据显示，玄铁C908计算能效全球领先，较业界同性能处理器的能效提升了超过20%，可以帮助客户大幅降低单位性能的成本。那么玄铁C908是如何实现如此高的能效的呢？

孟建熠介绍，玄铁C908依然是高性能的。它是兼容RISC-V基金会刚刚制定的RVA22标准，最多支持16个核，主频最高可以到2GHz，并且第一次实现了RISC-V Vector1.0的架构，AI热点运算相比玄铁C906提升了1.5倍以上。此外，玄铁C908还加入了XIE指令扩展，支持特定行业应用的性能提升。

性能提升之外，玄铁C908的能效也进一步提升，比玄铁C906提升了24%。具体来说，玄铁C908主要是从CPU能效和AI能效两个核心方向入手，实现了RISC-V架构的能效突破。

具体来说，玄铁C908主要是从CPU能效和AI能效两个核心方向入手，实现了RISC-V架构的能效突破。

玄铁C908支持多核多簇架构，通过双路访存架构（访存带宽提升了31-41%）、多级cache扩展、多模式混合分支预测等技术，实现CPU通用性能的大幅提升：相比上一代的玄铁C906，新推出的C908在整型计算、嵌入式整数、单精度浮点、浮点计算等方面性能平均提升了40%以上。

为进一步提升AI算力及能效，玄铁C908升级了微架构，首次采用RISC-V Vector 1.0标准，并基于标准新增DOT指令；推出INT4数据类型；全面优化AI算子及算法库，典型神经网络计算的性能比前一代的C906提升了50%以上；在图像分类任务中性能相比C906更是大幅提升了3.5倍。

要知道，在今年4月公布MLPerf Tiny V0.7榜单上，玄铁C906处理器的软硬件联合优化方案，取得了全部4个指标的第一的成绩，并且达到了其他竞品同类最优性能的10倍以上，成为了当时最高能效比的AIoT计算内核。而此次发布的玄铁C908在MLPerf Tiny V0.7推理性能测试成绩上，相比C906又进一步提升了2～3倍，这也足见玄铁C908的AI能效提升之大！

孟建熠表示，玄铁C908完全可以覆盖1T以下的AI算力需求，而不需额外的NPU。

在目前火热的计算视觉处理方面，得益于玄铁C908在Intrinsic编程、软硬融合优化、向量位宽自适应等方面的改进，配合平头哥提供的优化好的OpenCV库（有128位和256位两种），相比于同类的竞品分别提升了1.5倍和2.25倍。

此外，平头哥还推出了具有高弹性（支持不同操作系统）、可扩展（支持大量可拓展组件）、高能效特性的跨平台视频视觉的应用框架TMedia，进一步提升AI效率。

在论坛上，孟建熠还透露，在此次玄铁C908发布之时，已经有了很多客户，帮助平头哥完成了第一轮的产品化。其中，嘉楠科技采用玄铁C908研发的中高端立体视觉AI芯片K230，即将于2023年上半年面世，这款芯片将用于智能家居、辅助驾驶、机器人感知和智能教育等领域。

“玄铁C908打开了RISC-V高能效应用的一片蓝海领域，我们希望更多伙伴和我们一道，关注能效创新，一起推动RISC-V继续向高性能、高能效演进。”孟建熠说到。

“玄铁C908打开了RISC-V高能效应用的一片蓝海领域。我们希望通过这个处理器的发布，能够让整个生态更加关注能效的创新，一起推动整个RISC-V在高性能、高能效这方面的优势。”孟建熠说到。

从端到云，玄铁RISC-V生态大跨步

目前在PC及服务器CPU市场，x86架构占据着近90%的市场份额，这主要因为多年来x86处理器与Windows系统之间的生态的捆绑；在移动CPU市场，则几乎完全由Arm架构统治，也得益于过去十多年来Arm处理器与Android系统之间的生态捆绑。

相比之下，目前在物联网市场并没有类似的垄断性的生态霸主。而RISC-V架构所具备的指令精简、模块化、可扩展、开源等特性，所带来的低功耗、低成本、高能效、高可扩展性等优势，与很多物联网应用天然契合，这也正是RISC-V迅速在物联网市场获得成功的关键。

RISC-V是一个面向未来的非常年轻的新架构，模块化、可扩展的特性，简单理解，只要增加相应的模块，就能够扩展到移动、桌面、数据中心市场。更何况，在AI等方面，RISC-V更具天然优势。

RISC-V是一个面向未来的非常年轻的新架构，其内部采用的是模块化、可扩展的设计，这也就意味着，只要增加很多相应的模块，就能够扩展到移动、桌面、数据中心市场，并且在AI等很多方面，相对于以往的指令集架构RISC-V也更具天然优势。

孟建熠向芯智讯解释称：“传统的高能效内核，更多是从硬件出发作AI探索，效果有限。RISC-V是先有了AI算法的理解，再来做处理器，比如玄铁C908，在设计硬件之初，就率先引入了RISC-V Vector 1.0，带来了AI能效数倍的提升。”

当然，RISC-V要进入移动、桌面、云端等市场，更为关键的还是要补足软硬件生态。

在2021年的云栖大会上，平头哥主动打破固有的行业商业模式，将旗下玄铁E902、E906、C906、C910等4款量产处理器IP，以及基于玄铁的多操作系统的全栈软件及工具进行了开源，希望降低RISC-V创新应用成本，吸引更多的人加入RISC-V生态，加速RISC-V生态的完善。

在软件生态方面，平头哥在实现对于AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Yocto Linux支持的同时，目前也与相关合作伙伴一起推动对于Android、龙蜥Anolis OS、统信deepin等国际主流和国产操作系统的深度适配。

在今年8月的2022 RISC-V 中国峰会上，平头哥完成了 RISC-V 与面向云端服务器的龙蜥操作系统的适配，首次运行 FireFox 浏览器、LibreOffice 等大型桌面级软件，以及 Hexo 和 Open Rocket 等基于 NodeJS 和 JAVA 的应用，极大拓展了 RISC-V 的想象力。

今年9月，平头哥、龙蜥社区、RISC-V国际基金会、中科院PLCT，与统信软件展开合作，成功地在平头哥SoC原型曳影1520上启动了deepin 操作系统，流畅运行桌面、办公、影音及开发等关键大型软件，将RISC-V推向桌面端。据统信软件桌面操作系统产品线总经理王耀华介绍，预计到deepin V23正式发布的时候，RISC-V将可以作为一个官方正式支持的架构存在。

在移动端方面，今年10月，由阿里巴巴平头哥贡献的RISC-V移植安卓的代码补丁集合，被安卓AOSP社区收录进系统源代码，成为全球首批RISC-V兼容安卓的正式补丁，这意味着谷歌安卓开启了对RISC-V架构的官方原生支持。

至此，RISC-V成功实现了从端到云的软件生态的初步打通，实现了生态扩展的一个大的“跨步”。

这虽然是行业里的一个大跨步，但在孟建熠看来，还远远不够：“处理器的软件生态是很厚的，我认为到今天为止，底层部分的第三方软硬件生态已经支持RISC-V了，但是，中间件、应用部分走得还是相对比较慢。”

面向未来，平头哥仍是勇字当前，继续去做RISC-V领域没人做到的事情。

“从低功耗，到高性能，再到高能效，平头哥大幅提升软硬一体的全栈能力，打造出丰富的玄铁RISC-V处理器家族。我们还将不断拓展RISC-V技术、应用和生态的边界，挖掘RISC-V在更广阔的端云一体生态中的新价值。”孟建熠总结说道。