半导体芯片是现代科技发展的基石，而在人工智能时代，AI算力成为衡量芯片实力的关键指标。近日，一颗名为＂K1＂的RISC-V芯片在国内正式量产，这颗全球首款8核RISC-V AI芯片凭借出众的算力表现和低功耗优势，引发了业内广泛关注。

K1芯片由国内芯片公司进迭时空科技推出，采用12纳米工艺制造，单核算力和总算力均超过主流ARM Cortex-A55芯片130%以上，但功耗仅为后者的60%-80%。这意味着K1不仅拥有强大的AI运算能力，而且能高效节能，在手机、平板电脑、物联网等终端设备上将大显身手。

更令人振奋的是，K1芯片可以运行从经典的AlexNet，到大型语言模型Llama-2-7b等各种AI算法模型，实现了与主流AI生态的快速对接。这一切要归功于K1芯片创新的架构设计，它通过通用CPU为基础，结合少量DSA定制和大量微架构创新，从而实现了TOPS级的AI算力。


K1芯片的＂黑科技＂有哪些？解密其超强AI算力

相比传统的＂ARM CPU核+NPU核＂模式，K1芯片采取了一种全新的架构设计理念。在K1芯片中，AI算力主要来自于通用CPU核心，而非专门的NPU核心。这种设计不仅避免了重复开发的浪费，更充分利用了开源生态中丰富的软硬件资源。

K1芯片在通用CPU核心上添加了少量DSA（数字信号加速器）定制模块，同时通过大量的微架构创新，赋予了CPU以强大的AI运算能力。这种＂通用+定制＂的混合模式，使得K1芯片在保持通用性的也获得了专门化的AI加速性能。

K1芯片是将CPU和NPU的优点有机结合，并取长补短。一方面，它继承了CPU的通用性和开放性；另一方面，又拥有媲美专用NPU的AI算力。这种创新设计理念，不仅降低了芯片的开发成本，更重要的是为RISC-V生态带来了前所未有的AI算力支持。

K1芯片的AI算力到底有多强？根据官方数据，K1芯片的AI算力可达到1.5TOPS，相当于将16颗ARM Cortex-A55 CPU核心的算力合并。这种超强算力，使得K1芯片可以轻松运行从经典的AlexNet、ResNet，到大型语言模型GPT-3、Llama等各种AI算法模型。


RISC-V架构走进AI生态

当前，RISC-V生态正在从物联网、MCU等低算力领域，向高性能计算、PC、数据中心等高算力领域拓展。这是RISC-V生态发展的一个重要标志，也意味着RISC-V正在向主流架构迈进。

RISC-V在人工智能和高性能计算领域的机遇正在显现。作为一种开放且可定制的指令集架构，RISC-V具有天然的优势。

在AI领域，RISC-V可通过定制指令集来优化特定的AI算法，提高运算效率。比如，针对卷积神经网络等深度学习模型，可以设计专门的指令加速计算。这种灵活性使得RISC-V在AI加速领域备受青睐。

除了定制指令集，RISC-V的可扩展性也很适合AI应用场景。AI算法对算力需求越来越大，RISC-V可以通过扩展核心数量、提高主频等方式，满足不断增长的算力需求。

已经有不少RISC-V处理器应用于AI加速领域。比如达摩院的玄铁C910处理器，就是一款面向AI加速的RISC-V芯片，已在阿里云神经网络处理器实例中使用。

在高性能计算领域，RISC-V同样拥有广阔前景。作为一种精简指令集，RISC-V有利于实现高时钟频率，适合高性能计算场景。RISC-V的可扩展性也使其能够构建从小核到大核的处理器阵列，满足不同算力需求。

RISC-V生态中已经涌现出不少面向高性能计算的处理器产品。比如思安克的星光处理器、阿里达摩院的玄铁C910等，都是面向高性能计算和AI加速的RISC-V处理器。

除了性能优势，RISC-V开源的特性也有利于在高性能计算领域推广。开源意味着更多合作伙伴能够加入，共同推进RISC-V在高性能计算领域的发展。


大厂的押注与布局

在技术创新和市场需求的双轮驱动下，RISC-V发展潜力尽显。在此趋势下，各大芯片巨头纷纷投身其中，共同探索RISC-V的广阔前景，以期在未来的竞争中占据有利地位。这其中包括苹果、英特尔、高通、瑞萨、英飞凌、恩智浦、博世等。

究其原因，各大芯片厂商之所以纷纷押注RISC-V领域，背后究竟隐藏着怎样的考量与布局？

对于任何一个芯片大厂而言，在ISA的选择上都是相当谨慎的。ISA不仅决定了芯片开发的难易程度，也决定了与之绑定的软件和开发生态，甚至可能会影响到市场面临的竞争。

当前，移动芯片市场的性能之争愈演愈烈，不论高通、英伟达，还是三星、苹果，实际上它们都是基于Arm架构开发的，都属于Arm联盟的成员之一。目前为止，Arm已经占据了智能手机芯片领域95%以上的市场份额，包括平板电脑等。

过于依赖软银集团旗下Arm公司的技术可能会给自身带来一些风险，2022年底Arm就曾因知识产权问题起诉过高通。

此外，Arm技术不仅在智能手机中无处不在，当下正迅速扩展到大型设备、数据中心和汽车用途。

汽车业务也是高通的核心业务之一，尤其是智能座舱系统。如今包括英特尔在内的其它大型半导体芯片制造商也表示，他们未来将支持RISC-V芯片的开发。这可能会给高通带来更多动力。在2022的RISC-V全球峰会上，高通高管宣布，早在2019年发布的骁龙865 SoC中，高通就已经将RISC-V用到了微控制器的设计中，并已经出货了上亿个RISC-V核心。

瑞萨 作为MCU大厂之一，尤其是在汽车领域，经过多年的积累与开发，旗下已经有了多条MCU产品线。在32位MCU上，有基于自研CISC内核的RX系列，也有基于Arm Cortex-M架构的RA系列。即便如此，瑞萨还是决心开拓第三条产品线，而这条产品线正是基于RISC-V架构。

英特尔 对推进RISC-V也颇有兴趣，2022年英特尔大力扶植RISC-V——以Premier（高级会员）的身份，加入了RISC-V International基金会。与此同时，它还设立了10亿美元 （约合人民币64亿）的IFS基金，用于扶持初创和成熟企业进行代工生态的创新，其中很大一部分用于RISC-V。

IFS 计划提供一系列经过验证的 RISC-V IP 内核，并针对不同的细分市场进行了性能优化，确保 RISC-V 在 IFS 芯片上跨所有类型的内核（从嵌入式到高性能）运行最佳。同时将提供三种类型的 RISC-V 产品：基于 IFS 技术制造的合作伙伴产品；RISC-V 内核被许可为差异化 IP；利用先进的封装和高速芯片间接口，提供基于 RISC-V 的小芯片构建块。

其实，英特尔在很早之前就在RISC-V路线上有所动作，2021年英特尔就推出了基于RISC-V架构的Nios V处理器。在此之前，英特尔还欲花费20亿美元收购RISC-V芯片设计公司SiFive，但最终并没有成功，不过这也让大众看到了英特尔面对 RISC-V 的心态。

RISC-V CEO Calista Redmond 表示：“RISC-V 的开放合作已经引发了半导体行业的深刻转变，这种合作伙伴关系将加速开放计算的创新。”

英特尔研究院副总裁、英特尔中国研究院院长宋继强表示，英特尔中国研究院专门把RISC-V这个开放开源的指令集列入研究领域，是因为中国在这一领域的影响力比较明显，在RISC-V国际基金会高级会员里，接近一半是中国企业或者学校。另外，中国还有政府方面的引导，想让RISC-V成为未来自主创新的重点。因此，中国未来在RISC-V发展上一定会走的很好。