阿里平头哥半导体成立后的首款产品:性能和价格都展现出强大竞争力
栏目:行业动态 发布时间:2019-07-29 14:25

7月25日,玄铁910正式亮相发布。这是平头哥半导体成立之后的第一款产品,阿里芯片宏图伟业的首次交货,也是RSIC-V开源世界的最新纪录。它以剑神兵器为名,性能和价格都展现大规模竞争力,但更令人惊讶的是背后承载的普惠方案、开源逻辑,以及阿里成功之道的延续:让天下没有难造的芯片。

阿里平头哥发布首款芯片玄铁910!RSIC-V开源世界的最新纪录

玄铁910

这并非一款C端常见的完整集成芯片。玄铁910,基于RSIC-V开源架构开发,核心针对高性能计算,是一款IP core,是一款处理器,也可以理解为就是SoC里的CPU。或许以英特尔和ARM为参照,更容易理解玄铁910定位。它不是英特尔一样完全整合的CPU,而是ARM类似的CPU IP形态,华为麒麟需要用,高通骁龙需要用,三星苹果的手机芯片也离不开。只是平头哥玄铁,面向AIoT,面向更丰富的万物互联场景,性能更高,适用性更广,开发和进一步流片量产的门槛更低。单位性能7.1 Coremark/MHz,主频在12nm工艺下达到了2.5GHz。

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性能比公开的RSIC-V最好处理器还要提升40%,主频功耗仅为0.2瓦。而且玄铁910采用3发射8执行的复杂乱序执行架构,是公开的RSIC-V处理器中——首个实现每周期2条内存访问的处理器。并进一步实现了对RSIC-V指令的系统性增强,扩展到50+条指令,系统性增强了RSIC-V的算术运算、内存访问和多核同步。

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若进一步横向比较,玄铁910与ARM v8的高性能处理器A72,处于同一水平。更直接来说,拿玄铁910打造旗舰手机芯片,完全OK。

如果再考虑适用场景和成本,以及万物互联却缺芯的时代呼唤,玄铁910带来的变革,可能还不止于性能。在AI和5G等新基础技术冲击下,对处理器性能、价格和专芯专用都提出了新要求。然而目前全球范围内可选择的CPU并不多,商用版本的处理器价格还比较高。

如果有产品能降低高性能芯片中通用处理器的门槛,并且让AIoT中众多玩家可以在新兴领域展开芯片创新,那带来的变革影响,会远远超过x86和ARM架构时代。这是玄铁910成为平头哥首款产品的核心原因,也是阿里选择RSIC-V的关键逻辑。

一个时代有一个时代的芯片

RSIC-V,就被认为是AIoT时代芯片的基础。或许你多少有了解,RSIC-V,全称是精简指令集计算机(reduced instruction set computer),这种微处理器与之前的相比,速度更快、功耗更低。由现任谷歌董事长Hennessy和UC伯克利教授David Patterson于1980年提出,2017年还因此发明荣膺图灵奖,发展至今已演进至第五代,故而简写为RSIC-V。

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与大多数指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。虽然这不是第一个开源指令集,但它展现的势能和拥戴,已有王霸之气。一方面,因为其独特设计适用于更现代的计算设备,如仓库规模云计算机、高端移动电话和微小嵌入式系统。另一方面,RSIC设计之初就考虑到了用途中的性能与功率效率。于是该指令集还具有众多支持的软件,这解决了新指令集通常的弱点。所以全世界的处理器开发者,实际上都可以基于这个架构做出理想的处理器产品。这种可扩展、可定制化的特点,对于场景驱动、性能功耗需求各不相同的AIoT芯片特别重要。门槛之外,成本也是RSIC-V王霸之气的背后加速度。

AIoT推动的万物互联是大势所趋,但目前ARM架构授权费用不菲,虽然比起英特尔x86已更友好,但生态伙伴还是英伟达、高通、华为以及苹果三星等巨头。更多AIoT场景的中小开发者,想要为专门场景专门设备打造专用芯片,不通过开源普惠的架构和CPU,根本玩不起做不到。而RSIC-V和基于RSIC-V的CPU们,正为此而生。

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阿里集团资深总监孟建熠——玄铁910负责人,解释了选择RSIC-V的原因。这位芯片领域老兵,认为可以从半导体的过去现在去看未来。

当初PC时代,英特尔x86一家独大,从IP处理器到最后芯片产品,完全封闭进行,并与微软结盟,形成了Wintel时代。但移动时代来临,体量更小的ARM,却凭借更普惠的战略选择,提供CPU IP,让更多合作伙伴自己去定义产品,最后在手机时代,助力形成多雄崛起局面,ARM也成为手机时代的最___之一。

然而再面向如今的AIoT趋势,ARM的普惠或许还不够。如果说PC时代的芯片玩家寥寥无几,手机时代的芯片供应屈指可数,那AIoT时代所需要的参与者,可能要有指数级增长。需求多,场景丰富,并且还要专门芯片专门定制使用,这就是AIoT时代的诉求,也是这个时代所需要的芯片发展思路。所以从AIoT时代需求出发,平头哥选择RSIC-V也就不足为奇。

并且阿里之道一以贯之,平台思维,基础设施思路,先自己解决芯片技术最难的CPU部分,再以“被集成”的心态让更多芯片玩家基于自己开发,打造起平台生态。最终目标,让天下没有难做的芯片。

而且这也是阿里一而再开拓新领域并取得成功的经验。从阿里巴巴B2B淘宝支付宝,到阿里云和菜鸟,都是这种平台模式、基础设施思路的延续。可以说,阿里平头哥,在时代趋势面前,选择了自己最适合的路。但也是阿里这样的巨头才有能力走的路。

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平头哥凭什么?

自然不是单凭一年苦战。

2018年9月,阿里宣布整合中天微和达摩院成立旗下芯片公司:平头哥半导体。而此次参与玄铁910打造的阿里集团资深总监孟建熠博士也透露,玄铁910立项也差不多在此前后,整个项目从无到有实现,一年不到的时间。

在芯片半导体领域,这样的速度十分惊人。但孟建熠强调,速度背后,是平头哥核心团队十年以上的CPU和芯片研发经验。哪怕放眼全中国,能够长期从事自研指令架构、CPU微体系结构与系统芯片产品的研发,累计开发多款CPU IP核,量产芯片销售10亿+的公司和团队,也有且仅有两家。而平头哥的底气,正是来自这样的积累。

之前其前身自研开发的CK801、CK802、CK803、CK805、CK807、CK810、CK860等7款嵌入式CPU IP核,均已得到大规模量产的验证,授权客户超100家,被广泛应用于机器视觉、工业控制、车载终端、移动通信、多媒体、无线接入和信息安全等领域,主要客户均是一线芯片设计公司。所以玄铁910,是平头哥团队最新实力证明,也是之前处理器经验积累的集大成之作。它把自研架构中经过产品验证的指令技术与RSIC-V精简指令技术融合,在指令方面相比传统RSIC-V稳定可靠,同时有20%以上性能的提升。

阿里平头哥发布首款芯片玄铁910!RSIC-V开源世界的最新纪录

而在处理器的设计技术上,玄铁910在原有高性能处理器2发射的基础上,发展成3发射并行架构,流水线深度从10级发展成12级,单位性能提升40%,工作主频达到2.5GHz,整体指标在原有技术上,均提升至新层次。值得一提的是,平头哥原团队,其实也拥有自研C-SKY嵌入式CPU核,但从AIoT和最大限度普惠出发,玄铁同时也拥抱RSIC-V。这种拥抱也不会是一芯一核的拥抱,还是立足长远的生态推进融合。

目前在RSIC-V生态中,阿里不仅是白金会员、体量最大的玩家,话语权方面也越来越重要——这对于平头哥想要提供的基础设施构想非常关键。当然,广施普惠,技术底气之外还得有成本门槛方面的准备。

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平头哥方面说,因为是CPU授权形式,并不能具体计算每一颗最后合作芯片的成本,但既然出于普惠和打造开发者生态思路,就一定要把门槛降至最低。具体成本未透露,但有消息称,相比对标同等性能的CPU授权成本,玄铁910至少能比参照方便宜50%以上。

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更利好的消息是,就在这次2019阿里云峰会·上海,平头哥也宣布玄铁910第一阶段的计划:开放入口,先以软件形式提供给开发者使用。具体来说,平头哥希望通过开放部分代码降低开发者使用高性能CPU的获得门槛,推动全球开发者进行架构创新。平头哥的评估代码已经在平头哥网站上面向开发者开放,未来将在Github上公开仿真和FPGA代码。

这也是硬件开源当前的必经之路,由于玄铁910这样的高性能处理器流水线设计非常复杂,对验证环境的完整要求极高,所以开源开放,最首要的是帮开发者走过从功能仿真到FPGA验证的阶段。其后,如果开发者的各项综合指标符合设计预期,开始进入ASIC设计和芯片量产测试,平头哥还会帮助进入芯片量产的阶段。

在平头哥内部,上述计划也被称为“广发英雄帖”。孟建熠博士还透露,在英雄帖发出后,下一步就会选取行业标杆、有量产能力或高校科研,共同打造第一期标杆项目。未来,则期待这些标杆项目,作为带头示范,实现星星之火可以燎原。

那么对于希望被普惠的开发者,核心要求又是什么?

或许只剩下有落地场景,有问题解决的初步思路,并能基于玄铁910这款CPU实现想要的芯片设计。此外,AIoT时代也好,专芯专用需求也罢,背后还有不能忽略的软硬件一体化趋势。

换而言之,面向AIoT的芯片,又岂能是一个硬件而已?

平头哥方面也透露,除了CPU外,平头哥还会推出集成CPU、存储器和算法的全栈解决方案。

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其中AliOS可以实现低功耗低成本的云端接入,云端一体也会是平头哥软硬件基础能力的体现,是普惠AIoT芯片的基础。或许更长远的未来,平头哥想要打造的普惠芯片生态,会以“超市”形态呈现。每一个有芯片诉求的开发者,都可以在“平头哥超市”中选其所用,然后功能化组合,最终快速实现目标——开发门槛真正降至最低,天下再没有难造的芯片。这种愿景,也暗藏在“玄铁”取名中。

One more thing

作为首款交货产品,平头哥团队自然对产品名字寓意深远。而“玄铁”同样延续自金庸武侠,与阿里体系一脉相承。如果你对《神雕侠侣》还有印象,或许能记得杨过后来使用的那件兵器利刃。他因缘巧合遇见神雕,也获得了独孤求败的玄铁宝剑。

阿里平头哥发布首款芯片玄铁910!RSIC-V开源世界的最新纪录

这也是金庸江湖里的天下第一重剑,背后寓意:重剑无锋,大巧不工。

用来寓寄CPU IP Core,气质上也再合适不过。而且既然平头哥创办初心,就是为普惠芯片开发者,那玄铁背后的渊源传承也非常适合。在金庸武侠中,玄铁后来被大侠郭靖重新熔融锻造,重新推出一刀一剑:宝刀屠龙,利剑倚天。或许今日之后,也会有芯片开发者在玄铁910赋能下,打造出“屠龙”芯,打造出“倚天”器。

AIoT时代可能早已声势轰鸣,但现在平头哥和玄铁910真正改变局面。阿里因“让天下没有难做的生意”而生,如今已用业绩格局交出答卷。而为芯片普惠而创办的平头哥半导体,今天的第一步,或许会是另一个开始:从此天下没有难造的芯片。

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