科工力量：性能打破天花板？國產RISC-V處理器還有很長的路要走

【文/科工力量專欄作者 鐵流】

日前，由阿里巴巴平頭哥舉辦的首屆玄鐵RISC-V生態大會在上海舉行。就本次大會發布的內容來看，主要是對過去幾年的成績做了彙總，以及一些對未來的期望。目前，RISC-V在中國剛剛起步，風險與機遇並存，確實是國產CPU突圍的一個選項，但不宜過度吹捧。

RISC-V是反抗知識產權霸凌的產物

一直以來，知識產權是西方國家對中國發難的一張牌。在這方面，最典型的例子就要數特朗普，特朗普就在推特中聲稱，有價值3000億美元知識產權被竊。

以史為鑑，在抄襲前人知識產權方面，最成功的典範就是美國。在美國追趕歐洲技術的時代，美國無視歐洲專利，並且肆無忌憚的山寨和偷竊歐洲技術。只不過如今山水輪流轉，輪到美國處於技術優勢地位了，於是美國就利用知識產權作為武器，打擊在科技水平上處於追趕地位的發展中國家。

專利的本意在於社會保障權益的情況下，私有的知識逐漸變為公有。就理想狀態而言，好的專利能吸引投資，更好的回饋創新者，而專利保護期的有限性能鼓勵發明人繼續創新。他們的新知識在保護期內能用於教育，保護期後能用於商業，使後來者可以更好的利用。但這只是最理想的狀態，在實踐中，歐美科技公司總是會濫用知識產權，形成事實上的知識產權霸凌。

這方面，最典型的例子就是高通。在3G時代，高通創始人中的一位世界級科學家，通過一篇論文論證CDMA可以比TDMA提升18倍，於是全世界都把CDMA作為通信技術未來發展的方向，然後高通通過對CDMA技術的壟斷，在3G時代濫收高通税，引發眾怒，這幾年中國、歐洲和韓國對高通頻頻發起反壟斷調查，則是秋後算賬。

Intel濫用X86專利也是一個很好的例子。早期，做X86的並不止如今的Intel、AMD兩家，Cyrix也是玩家之一，在Cyrix被VIA收購以後，為了壟斷市場，Intel對VIA祭出專利大棒，把VIA的X86芯片徹底打死，順帶拍死了VIA曾經很紅火的橋片業務。之後全美達想要通過兼容X86的方式打插邊球，結果被Intel用專利訴訟的方式活活耗死，因為在訴訟期間，沒有公司敢和全美達做生意，最後全美達打贏了官司，輸掉了公司。

新崛起的ARM，在授權上也略有濫用知識產權霸權地位的味道，ARM雖然卡的沒Intel那麼死，但購買ARM指令集授權頗為不菲，而且還不允許你改。在過去幾年裏，ARM多次配合美國政府制裁中國企業，數月前，ARM直接宣佈不再授權中國芯片設計公司使用其先進的CPU芯片設計IP。

正是因為Intel和ARM太霸道，RISC-V興起，隨後獲得了全球大量商業公司的青睞。由於美國對中國發起科技戰，以及Intel和ARM過於霸道，中國IC設計公司只有兩個選擇，要麼研發自主指令集另起爐灶，比如龍芯和申威，要麼再找一個國際上相對開放的新指令集，比如RISC-V。對於當下的中國IC設計公司而言，如果膽略不足，或能力不足，不敢另起爐灶，開發和使用自主指令集，那麼，RISC-V則是必然的選擇。

當下的RISC-V處理器更適合嵌入式應用

目前，對於RISC-V有不少過於樂觀的吹捧，有學者就表示RISC-V是中國CPU領域受歡迎的架構，成為推動新一代信息技術發展的新引擎。還有媒體認為，平頭哥已基本完成國際及國內主流操作系統與RISC-V的全適配，包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龍蜥、統信、openKylin、創維酷開系統、RTT等操作系統。這意味着RISC-V完全有能力通過雲、桌面、終端等不同操作系統承接軟件應用，上層應用開發者0代碼即可順滑實現架構兼容。

鐵流認為，這些評價對於目前的國產RISC-V處理器而言無疑是捧殺，當下的RISC-V處理器僅能滿足嵌入式場景，對於桌面和高性能服務器來説力有不逮。

首先，當下的國產RISC-V處理器性能不足。以玄鐵910和無劍600為例，這裏説明一下，玄鐵910是CPU核，類似ARM Cortex A55，無劍600則是CPU，無劍600集成了四個玄鐵910。

根據測評顯示，C910  AI推理性能與龍芯GS264和君正Xburst2相當。

當然，這只是推理能力測試，並非通用性能測試。就單核性能而言，網傳無劍600 SEPC06測試為10-12分。從這個測試可以看出，玄鐵910大概率是一個輕量級的CPU核，與AMD的Zen、龍芯的LA664等高性能CPU核有不小差距。總的來説，無劍600是一個給開發者的平台，RISC-V在嵌入式方面前景不錯，但想要在桌面和服務器市場立足尚需時日。

其次，RISC-V目前的指令集並不適合做高性能CPU。當下，RISC-V標準指令集非常精簡，32位基礎指令是47條，64位基礎指令15條，基礎指令共62條，加上併入標準的擴展指令，總數約為二、三百條。RISC-V功能比較簡單，張福新在講座中指出，用RISC-V和龍芯實現同樣的功能（GCC編譯器），RISC-V會比龍芯多用20%指令。説的透徹一些，RISC-V還不是一個成熟的商業指令集，還是一個不斷完善中的指令集標準。以X86和ARM而言，X86、ARM指令數超過2000條，RISC-V如果想要做高性能桌面產品，目前的指令集是肯定不夠的。類似的，龍芯的基礎指令集有300多條，加上向量指令、虛擬化、二進制翻譯等，指令超過2000條，這才是成熟商業指令集的正常形態。

誠然，RISC-V允許自行拓展私有指令集，但有時候也不是允許拓展就能解決一切問題。具體來説，要做基於RISC-V指令集的高性能桌面CPU，自己拓展了一堆私有向量、虛擬化等指令，這時會發現這些指令沒有任何軟件支持，因為自己拓展的這些不是RISC-V標準指令集。行業裏甚至可能還會發出不公開私有指令、碎片化、分裂RISC-V生態等指責。

也許幾年後，RISC-V進一步發展推出了新的標準，支持了之前沒有的特性，為了兼容標準RISC-V生態，就必須放棄自己已經拓展的指令，這等於前功盡棄，基於私自拓展指令設計的CPU都因不兼容標準RISC-V而在RISC-V體系中被邊緣化。

實質上説，本次玄鐵RISC-V生態大會是阿里給自己的RISC-V處理器炒熱度做展銷。而且一些説法言過其實，比如聲稱“玄鐵910打破了RISC-V性能的天花板，讓基於RISC-V架構的高性能芯片成為可能”，即便不提國外機構設計的RISC-V處理器，只看國內，當下國產RISC-V處理器的天花板是包雲崗老師主持研發的香山處理器，何況玄鐵910只是一款輕量級的CPU核，距離其標榜的高性能尚有不小差距。

另外，Linux發行版支持RISC-V是一回事，海量的應用軟件是否支持玄鐵和無劍則是另一回事，這一點在信創工程中被充分驗證，繁瑣的軟件適配工作已經成為國產CPU推廣的最大障礙，Linux發行版支持RISC-V這僅僅是萬里長征第一步，想要進軍桌面和服務器，國產RISC-V處理器還有很長的路要走。

RISC-V最大意義是培育人才和提升能力

劉鶴副總理在北京調研集成電路企業發展時指出，“發展集成電路產業必須發揮新型舉國體制優勢，用好政府和市場兩方面力量……必須始終堅持國際合作，廣交朋友，擴大開放，堅定維護全球產業鏈供應鏈穩定”。

作為一個冉冉上升，有望和美國平起平坐的大國，美國有的，中國必須有，美國沒有的，中國也要有。特別是在美國發起科技戰，在半導體方面遏制中國的大背景下，中國必須有龍芯申威這樣的純自主CPU。同時，中國市場很大，嵌入式市場異常廣闊，足以養活多款指令集CPU。

由於有國內外眾多廠商參與，RISC-V的產業生態會逐步成熟，特別是在嵌入式應用方面，會有大量商機。不過，RISC-V畢竟是美國人搞的東西，雖然目前RISC-V基金會擁有RISC-V開放指令集標準，RISC-V基金會表示並不會受美國出口管制，但未來究竟會怎麼樣？誰也無法保證RISC-V不會受到國際政治波及。

從這個角度看，RISC-V是國產CPU的一個備選項，甚至只是一個補充選項。RISC-V最大的意義是培育人才，鍛鍊隊伍，提升本土設計團隊的技術和能力。

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