首次实现RISC-V+Android 12的AI支持！玄铁CPU背后的国产RISC-V力量

吴新

在以RISC-V为核心的半导体芯片领域，国产企业正彰显着自己的力量。

随着安卓系统的迭代更新，安卓12.0版本引入了Bazel新架构、Rust新语言和Studio新功能，其Art和Bionic模块也实现了架构层面的进化。这给RISC-V兼容安卓系统提出了全新挑战。

基于此，平头哥对安卓12.0进行了系统性的RISC-V优化支持，并通过Android Studio在 RISC-V 架构上成功运行Tensor Flow Lite模型，开启了RISC-V在安卓平台上对人工智能的支持。

而针对RISC-V第三方组件开发面临的支持缺乏、系统不兼容及认证水平低等问题，平头哥首次在安卓12.0版本上集成并验证了RISC-V架构的音频播放、视频播放、WiFi和相机等关键功能：这证明了RISC-V兼容最新版本安卓12.0的可行性，也将极大降低RISC-V厂商开发和集成相关组件的门槛。

“此次我们将RISC-V对安卓的支持扩展到核心工具集、第三方库和 SoC 板级支持包（BSP）上，首次将它们都集成到系统中来实现，将RISC-V与安卓的融合再往前推进一步。这些架构支持若被接收为安卓官方的ABI接口，将是下一个里程碑。”平头哥技术专家毛晗介绍说。

除此之外，全球权威AI基准测试MLPerf在4月7日发布最新榜单，在聚焦低功耗、高能效的IoT领域Tiny v0.7榜单中，基于平头哥玄铁RISC-V C906处理器的软硬件联合优化方案，取得了全部4个指标的第一，并且达到了其他竞品同类最优性能的10倍以上。这也意味着，玄铁RISC-V C906处理器成为了目前最高能效比的AIoT计算内核。

MLPerf Tiny是目前全球IoT领域对软硬件性能和优化能力測试的权威AI榜单，包含视觉唤醒、图像分类、语音唤醒及异常监测等4个典型AI任务。今年，参与比拼的CPU覆盖ARM、RISC-V及自研架构等。

此次Tiny v0.7榜单中，在不使用加速器的情况下，阿里基于平头哥玄铁RISC-V C906处理器提交的软硬件性能优化结果，在满足精度要求的同时，刷新了全部4个benchmark指标的纪录，创造了RISC-V架构在AI基准测试上的最好成绩。

依靠阿里在算法、编译、硬件的软硬一体创新，平头哥玄铁RISC-V处理器实现了AIoT领域的性能优化。算法层面，阿里云震旦异构加速平台利用架构感知的模型优化工具SinianML，通过压缩、网络结构搜索、蒸馏、弹性伸缩等优化，使得AI推理实现了计算效率的大幅提升。同时，结合达摩院在语音和视觉AI算法方面的领域知识，在具体任务上通过算法优化实现加速。

长期以来围绕芯片架构、安全性和性能改进的 IP 设计一直是半导体供应链的关键。英特尔凭借其 X86 指令集一直主导着计算市场的 CPU 系统架构，而 ARM 凭借其芯片架构改变了智能手机市场。

市场研究机构 Counterpoint 的分析师 William Li 表示，随着个人电脑和智能手机市场接近饱和，“全球半导体 IP 市场正接近拐点。”新的应用市场逐渐成长起来，如 AI 智能设备、5G 通信、高性能计算、自动驾驶汽车等将推动 IC 设计和 IP 许可行业的产品都实现了价值增长。

据Counterpoint最新的报告，到 2025 年，全球半导体 IP 市场规模将以年均 11%的复合增长率增长至 86 亿美元。该市场目前由 ARM、Synopsys、Cadence 和 CEVA 等公司主导。ARM 拥有超过三分之一的市场份额，这得益于其在移动设备领域的极高市场份额。

图片来源：Counterpoint半导体IP报告

与此同时，RISC-V 的崛起不容忽视。由于 RISC-V 的开源优势、更好的功耗性能、可靠的安全功能等，其成为业界新星。

William Li 认为：“RISC-V 处理器将继续在多个类别中获得采用。但我们相信，短期内，物联网仍然是最关键的应用领域。到 2025 年，其采用率可能超过 25%，主要是由于其卓越的灵活性、可扩展性和功耗优化。其他 RISC-V 可能被采用的领域包括：工业电子、汽车和 HPC（高性能计算）。”

全球经济不确定性和国际局势复杂化影响下，RISC-V 等技术正在变得越来越重要。超过 70% 的 RISC-V 主要成员来自中国，这些成员的努力将加强中国的 IP 库和 IC 设计能力，重塑供应链，并扩张 RISC-V 的影响力。

信息安全是近几年来一直在强调的话题。RISC-V给中国处理器IP带来“自主可控”的发展契机。我国从政府政策到学术研究到产业落地多方面协同推动RISC-V架构在中国加速发展。

RISC-V并非首个尝试开源的ISA，但却是首个产生如此影响力的开源指令集架构。

伴随着RISC-V生态的发展，给国内RISC-V新生派企业更多信心。由于RISC-V基金会注册地从美国迁往中立国家瑞士，为规避潜在贸易限制风险打下了一定基础。当下常用开源许可证，如BSD、MIT、GPL等都是围绕代码的版权说明、修改后是否可以闭源等问题展开的。换言之，当下常用的开源许可证保护的是知识产权。

中科院计算所、华为公司、阿里巴巴集团等在内的20多个国内企事业单位，都加入了RISC-V基金会。伯克利、清华两所高校还在深圳成立了RIOS实验室，以扶持RISC-V软件生态。早在2018年7月，上海经信委就出台了国内首个支持RISC-V的政策。

SiFive首席执行官Naveed Sherwani在接受《EE Times》访问时表示，中国目前已有大约300家公司都在关注或以RISC-V进行开发。而发展至今，已经有不少企业基于RISC-V构建了开源芯片关键技术，推出了相关产品，比如平头哥半导体推出的基于RISC-V架构的玄铁系列。

RISC-V正在成为芯片世界中的Linux

芯片是信息技术的引擎，推动着人类社会的数字化、信息化与智能化。随着摩尔定律濒临终结，维持芯片技术创新面临挑战。开源芯片设计将是应对挑战的新思路。

“开源”（开放源代码）是一种开发模式和商业模式，以Linux为代表的开源软件已经成为当前软件产业的主流。而RISC-V开源指令集可以理解为与开源软件相对应的一种开源硬件。开源芯片设计可以将芯片设计门槛大大降低，甚至3-5人的小团队在3-4个月内，只需几万元就可以研制出一款有市场竞争力的芯片。

对此，倪光南曾表示，“未来RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一。”这与其本身开放、简约的特点有关。在设计方面，免除授权费用和知识产权风险的完全开源免费，是RISC-V存在的主要意义。RISC-V指令集在最初设计时，其研发团队就明确表示要追求简约，丢弃历史包袱。目前成型的技术代码集小、支持模块化、性能优越，能满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求，支持FPGA、ASIC乃至未来器件等多种实现方式。

微架构或者叫微结构设计，指的是集成电路层面的架构。简单来说就是在确定了指令集和相关的CPU核心之后根据微架构完善为CPU的设计，经过流片、封装等步骤，最后推出的就是具体的CPU产品了。

RISC-V是開源的，其指令集是免费的。但基于免费的指令集进一步开发的微架构是可以收费的。

x86适合处理大量数据，在传统PC与服务器领域处于霸主地位;手机需要快速处理数据，ARM架构在手机处理器IP领域一统江湖。随着物联网时代的来临，RISC-V作为新兴架构，以其精简的体量，在未来的IoT领域中有一定的优势。RISC-V抢夺的是新兴定制芯片市场的机会，难以撼动成熟市场现有格局，例如手机处理器市场。RISC-V是当前“游戏”局限性的补充者，而不是新加入的竞争者，例如它为需求创新或定制的物联网提供了一个替代机会。而RISC-V架构凭借开源和开放等优点，且高速适应物联网碎片化市场，有望成为中国AIoT领域自主可控处理器架构的最佳选择之一。