阿里平头哥首次交货！“让天下没有难造的芯片”

　　李根发自 ShanghAI
　　量子位报道公众号 QbitAI

　　阿里平头哥，走出了万里长征第一步。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 RISC-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。

　　玄铁 910

　　这并非一款C端常见的完整集成芯片。玄铁 910，基于 RISC-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。

　　性能比公开的 RISC-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 RISC-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 RISC-V 指令的系统性增强，扩展到 50+ 条指令，系统性增强了 RISC-V 的算术运算、内存访问和多核同步。

　　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

　　RISC-V，就被认为是 AIoT 时代芯片的基础。或许你多少有了解，RISC-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，RISC 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 RISC-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。

　　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大赢家之一。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。

　　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。

　　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。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。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。