包云岗：RISC-V产业应用的观察与思考
第五届RISC-V中国峰会于2025年7月16至19日在上海张江科学会堂隆重举办，作为国内在RISC-V非常活跃的学者，中国科学院计算技术研究所副所长，中国开放指令生态（RISC-V）联盟秘书长，北京开源芯片研究院首席科学家包云岗教授现场分享了关于RISC-V产业应用的观察与思考。
相比于其他嘉宾对RISC-V产业未来的憧憬，包教授希望跟大家一起来看看它面临哪些现实的困难和挑战，以及我们如何去解决这些问题。
包云岗直言今天参与峰会的参与者都怀有对RISC-V发展共同的信念。他认为用“信念”这个词是因为大家在心里面发自内心的相信它在未来是能够创造一片新天地的。总体而言，RISC-V会在未来成为一个主流，这是理想。那么现实如何呢？现实是我们也跟很多企业交流，这些企业在跟我们交流过程当中给了我们一些实际反馈。比如说有的企业去跟他的下游用户去推广的时候发现它的下游客户不知道RISC-V是什么？还有的说我现在ARM用得好好的，为什么要换RISC-V？还有的企业说，你是给了我RISC-V芯片了，但是这些芯片的主打场景深是？还有客户说客户要用的软件装不上那我怎么推广？还有企业说有没有Tuer-Key方案，比ARM便宜多少？还有的客户说在RISC-V芯片上移植和开发软件都是新投入，软件开发怎么赚钱？还有企业说市场懂ARM解决方案人一堆，但是懂RISC-V技术支持的人去那里找？所以有各种各样的问题。但是我们从来不怕问题，接下来我们怎么去解决这些问题呢？
总体而言这些问题分为四类。
第一，现在缺产品与解决方案。市场上现在真正有竞争里的RISC-V的产品和解决方案还是太少，有一点雷声大雨点小的感觉。比如说有没有性能功能对标RK3588的芯片，价格能便宜25%，似乎还没有。
第二，工具箱比较缺。RISC-V软硬件工具箱还不够丰富，要尽快达到多快好省的效果。比如说OpenEuler软件包，X86和ARM的达到3万多个，但是RISC-V不足3000个。
第三，人才。从芯片设计、验证、解决方案、技术支持等各个层次人才不足。
第四，标杆案例，需要通过标杆案例建立行业信心，比如说有没有高端芯片应用案例，在服务器芯片、AI芯片领域里似乎还没有。
那么怎么去解？包教授提出了个人对RISC-V的几点认识。
第一，很多企业认为RISC-V是原位替代ARM，如这么认识RISC-V，就把RISC-V真正的优势给埋没了，并没有把它的开放性和可定制化的优势发挥出来。
第二，RISC-V的开放性使能开源实现和开源工具链，这些带来的是结构性的降低成本，从而可以催生新的商业模式，就像今天软件领域里，开源软件已经成为常态，Linux+RedHat已经是非常成功的解决方案。
第三，RISC-V可定制化意味着我们能做软硬件极致优化，结合敏捷开发降低开发门槛，催生新模式。比如说我们今天全世界有900万个APP，开发APP变成很容易的事情，未来在开发APP的基础上，是不是增加两三个人就能拿出一个软硬件解决方案呢？这并不是不可能，RISC-V正给我们提供了这样的机会。
第四，AI带给我们新的机遇。AI推理的算力需求新特征，RISC-V+AI将成为未来新组合。
第五，我们要找到一种新的方式让软件开发者获利。今天RISC-V生态当中大家谈得比较多的，真正能拿到钱的还是RISC-V芯片公司，有的IPO了，有的融到很多钱，但是软件开发者并没有从中获利。
接下来我围绕其中一点看看我们的实践——如何结构性的降低成本？我的思路是开源，因为这个已经有成功案例了这里以研发一款量产10万颗64核服务器芯片为例，保守估计开发成本约7.5亿，IP授权费用与版税约2.5亿，占33%的成本。基于开源的联合开发模式可以为企业节省2.5亿研发费用，可以让企业把这些钱用在其他领域，做更好的创新解决方案。这些就是RISC-V带给我们的新机会。
接下来我给大家汇报一下我们在这个方向上，按照这个思路做的一些实践工作。在开芯院以及中科院一起推动下，现在开芯院，已经提供了三套“香山”开源计算子系统，已经不仅是CPU了，这当中包含了CPU核也包含了片上互连。CPU核有两款，一个是南湖，面向的是A76水平的，还有一个是昆明湖，面向的是ARM N2这个水平的，并且在不断迭代演进。片上网络有两个，一个是珠江，一个是温榆河，它们排列组合可以形成不同的产品。先面我们看看面向服务器领域的组合，这个组合包含了处理器核、片上网络以及外围平台。
处理器核我们现在面向服务器领域就是用昆明湖V2，它在性能上达到了15分/GHz，如果部分编译优化之后可以达到18.5分/GHz，功能上对RVA23全面支持，同时也支持虚拟化。相比N2，现在还是有差距的，但是已经在8%左右了。
这是我们的一个用户进迭时空在它的公司把“香山”内部集成进了SoC以后，运行的4核的配置，并且把虚拟机启动起来。所以“香山”已经有用户在真正把它给集成到芯片当中，9月份将会完成流片，现在正在完成最后阶段的物理设计优化工作。
同时还有编译器，现在我们在“香山”的开发过程当中基于LVM形成了“香山”编译器，在昆明湖V2版本上可以进一步提升20%的性能，也就是说在15分的基础上经过编译器优化之后可以做到18分/GHz，这个编译器目前也并入到了LVM的主线当中，如果说大家现在下载VLM主线代码，其实已经包含了香山微架构的支持。
我们最新一代架构昆明湖V3已经在探索了，在和多个企业沟通之后，我们按照单核22分/GHz的目标来做架构的探索。在模拟器上达到的效果是20.1分/GHz，离22分/GHz还有一定的差距，在接下来的半年时间里，在合作伙伴的支持下是可以实现这个目标的。同时V3在安全方面也做了增强，比如说机密虚拟机安全方案，目前正在国际基金会努力形成国际标准。
在片上网络方面，温榆河已经发展到第二代，这是面向通用和智能计算的一个互连网络。目前我们在“香山”和温榆河的组合，已经完成了2核、4核、8核的稳定性测试，16核还在测试当中。温榆河其实设计当中很重要的一点是针对智能计算做了专门增强，面向AI应用做了大带宽设计，最大可以做32KB的多播的数据传输，目前我们也在做一些物理设计评估，这是它其中一些核心模块。
前面讲的是面向服务器领域的设计，其实我们还有一个组合是面向终端的计算子系统，比如说用南湖V5+珠江V1，这个组合可以做性价比更高的设计，面积功耗会更低。
我们面临的很大挑战是很多用户问我们说，开源能不能做出高质量的设计？我想说的是开源不等于低质量，开源完全可以做出产品级的交付。在过去一年多的时间里，在很多企业的支持下，“香山”做了大量的测试，比如说测试用例我们就已经形成了2万多个，从单元级的测试到集成测试到系统级测试，以及我们的用户、企业也一起帮助我们贡献了近1600个测试用例。这些用例做了非常全面的覆盖测试，这些测试我们把各个模块都做了100%功能点的覆盖，在IT多个模块集成的测试，以及在系统级的多核的测试，都在全面进行当中，并且基本完成了这样的一个测试覆盖。
这些都是我们的Bug的情况，在过去我们累计完成了1470项Bug的发现和修复，我们要非常感谢我们的合作企业，这些企业帮我们贡献了1/3的Bug发现，有近500个Bug，特别感兴奕斯伟、进叠时空、蓝芯算力、算能等。这里也要感谢一些企业，他们为我们提供了强有力的工具，没有这些工具无法开展大规模的16核的评估和测试、验证，比如说像合见工软、芯华章、新思等等，他们在“香山”的验证过程当中给予了非的支持。
“香山”子系统还在进一步演进，今年我们会有4核子系统的企业交付，有一些企业在9月份就会完成流片，节袭来我们会有8核、16核以及64核子系统的演进。所以在这个过程当中，我们要特别感谢合作企业的支持，V2版本里有像奕斯伟、算能、进迭时空、蓝芯算力，V3的合作伙伴有腾讯、进迭时空、中兴微电子、知合计算等，接下来我们希望有更多企业一起参与，就像当年的Linux，在大家共同努力下，成为了一个操作系统领域的一条开源主线，并支撑了产业界的发展。
开源可以结构性的帮助降低成本，在开源软件当中96%的软件代码库包含原代码，开源代码比例77%。未来芯片开源IP比例比将实现0的突破，且这个比例会不断提升，这个提升就会帮助整个产业降低成本，从而提升企业竞争力。
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