阿里平头哥发布业界最强RISC-V处理器：玄铁910

7月25日,在上海举办的 2019 阿里云峰会上,阿里巴巴集团副总裁戚肖宁博士宣布推出业界最强的 RISC-V 处理器——玄铁 910。

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，目前业界性能最强的RISC-V处理器之一。

玄铁910正式亮相

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。

这并非一款C端常见的完整集成芯片,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。

架构上,玄铁 910 采用 16core 结构,12 级乱序流水线,并行 3 发射 8 执行 2 内存访问,最大支持 8MB 二级缓存,AI 增强的向量计算引擎。
在性能上,玄铁 910 较主流的 RISC-V 指令性能提升 40%,较标准指令提升 20%。戚肖宁介绍,这源于平头哥体系架构、指令系统、系统优化,以及中天微十余年的量产经验而达到的整体效果。
阿里方面介绍,玄铁910支持16核,单核性能达到7.1 Coremark/MHz,主频达到2.5GHz,比目前业界最好的RISC-V处理器性能高40%以上。

而且玄铁面向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。

未成年的平头哥

2018 年 9 月,阿里巴巴 CTO、达摩院院长张建锋在 2018 云栖大会上宣布,整合阿里此前全资收购的嵌入式CPU IP的公司中天微,以及阿里达摩院的芯片研发团队,正式成立平头哥半导体有限公司。

到目前为止,平头哥成立的时间还未满一年。

一直以来,芯片行业一直是资金投入大、研发周期长,尽管 SoC 芯片设计方法相比 ASIC 设计方法已经有了很大的效率提升,但从 IP 、系统集成验证到软件调试的过程仍然耗费劳力财力,是一项需要时间和金钱的项目。

而此次参与玄铁910打造的阿里集团资深总监孟建熠博士透露,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。

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。

RSIC-V,AIoT时代芯片的基础

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。

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,但它具有重要意义,因为其设计使其适用于现代计算设备。

设计者考虑到了这些用途中的性能与功率效率。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。

除此之外RSIC-V还有一个十分显著的优点,对指令集使用,RISC-V基金会不收取高额的授权费。

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。

相比之下,RSIC-V采用宽松的BSD协议,企业完全自由免费使用,同时也容许企业添加自有指令集拓展而不必开放共享以实现差异化发展。

降低芯片设计门槛,加速行业创新

随着 AIoT 时代的到来,芯片应用场景更加丰富,企业对芯片提出了新的需求。据知名调研机构 IDC 预测,到 2025 年,全球接入互联网的 IoT 设备将达到 416 亿台,产生 79.4ZB 的数据。大量数据的产生必然需要一个更为合适的芯片架构,而 RISC-V 架构因具备开放、灵活、低功耗等优点,被认为是 AIoT 场景最核心的芯片架构之一。

玄铁910可以用于设计制造高性能端上芯片,应用于5G、人工智能、网络通信以及自动驾驶等领域,可嵌入 CPU、SOC 芯片中,而且将大大降低高性能端上芯片的设计制造成本。

为了进一步降低芯片设计门槛,加速行业创新,平头哥还现场发布英雄帖,邀请有量产能力企业和高校科研机构共同打造标杆项目,并宣布“普惠芯片”计划。

同时,平头哥还打造了面向领域定制优化的芯片平台(Domain specific SoC),提供包括CPU IP、SoC平台以及算法在内的软硬件资源,面向不同AIoT场景为企业和开发者提供不同层次的芯片服务。

阿里巴巴集团副总裁戚肖宁表示:“传统通用芯片的模式越来越难适应碎片化AIoT场景的需求,开源、开放是大势所趋,平头哥致力于做AIoT时代的芯片基础设施提供者,让芯片更普惠。”
       阿里造芯,取名玄铁

当时阿里成立芯片企业,最初内部计划叫做“蜂鸟”,寓意小而快,也能融入蚂蚁金服、菜鸟物流、天猫、飞猪旅行、盒(河)马生鲜组成的“阿里动物园”,已经得到了上下一致认可。

但是马云坚决要命名为“平头哥”,这是马云最近非洲之旅中见到的蜜獾的别称。外号平头哥的蜜獾天不怕地不怕什么都敢做,也很讲究技巧跟智慧,这也是能体现阿里巴巴的创业精神。

如今作为平头哥团队的首款交货产品,产品名字也寓意深远。

“玄铁”之名取自金庸小说中的天下第一神剑,最早为“独孤求败”所用,其重达六十四斤,剑上刻字“重剑无锋,大巧不工”,杨过因缘巧合遇见神雕,获得了独孤求败的玄铁宝剑。后来玄铁被郭靖夫妇熔铸成倚天剑和屠龙刀。

阿里巴巴创始人马云曾公开表示:“我们的芯片并非是为了竞争,它是普惠性的,任何人任何地点任何时候都可以获取。”

未来平头哥将全面开放玄铁910 IP Core,全球开发者可以免费下载该处理器的FPGA代码,快速开展芯片原型设计和架构创新。

可以说“玄铁”是一把利器,致力于做AIoT时代的芯片基础设施提供者,实现阿里让芯片更普惠的愿景。