RISC-V进入“ARM A系列核心性能”发力期

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）近日，跃昉科技发布了目前业界第一款可量产的基于RISC-V的工业级SoC芯片——NB2系列，该消息引起了广泛的关注。除了在工业领域非常领先的12nm之外，也再次让人们将目光投射向RISC-V在高性能领域的发展。

正如跃昉科技VP袁博浒所言，“目前的RISC-V芯片产品市场里，95%以上芯片集中在MCU级别，200MHz算力以下的MCU级别的产品大约500款，中端200MHz到1.5GHz的范围内不足10款。”

据悉，跃昉科技NB2系列芯片实测性能可能基于Arm CortexA55和A72内核打造的产品之间，如果我们去ARM架构产品寻找这个核心性能段的产品，会发现采用这种核心的是恩智浦i.MX 8系列MPU产品，属于工业嵌入式领域的高端产品。

以i.MX 8M Plus为例，其是首个集成专用神经处理单元(NPU)的i.MX系列产品，能够在工业和物联网等领域实现边缘端高级机器学习推理。在特征参数上，i.MX 8M Plus基于四核Arm Cortex-A53打造，主频高达1.8Ghz，工业主频也能够达到1.6Ghz，NPU系统算力为2.3 TOPS。

从目前已经揭露出来的参数来看，跃昉科技NB2系列芯片和恩智浦的i.MX 8M Plus，你很难说谁更优秀。通过下面两张图能够看出，可能恩智浦i.MX 8M Plus在接口方面会更加丰富，当然产品生态也更加丰富，支持安卓系统，这些都是RISC-V整个产业需要慢慢补齐的。

恩智浦i.MX 8M Plus系统框图，图源：恩智浦

跃昉科技NB2系列芯片系统框图，图源：跃昉科技

而如果我们跳脱出跃昉科技NB2系列芯片的维度，会发现，从核心层面来看，RISC-V在对比ARM架构A系列核心的方面也已经呈现出一定规模，为终端高性能产品爆发打下了基础。

下图是芯来科技已经发布的核心产品图谱，最右侧为高性能核心UX级别。能够看出，UX900和UX900MC核心全面对标Arm公司的ARM Cortex A35、ARM Cortex A53和ARM Cortex A55。

芯来科技RISC-V核心产品，图源：芯来科技

芯来科技900系列IP发布于2020年12月份，所有产品均为9级流水线、双发射架构，可通过模块化进行特性组合。其中，UX900为配置内存管理单元（MMU）的64位双模处理器，既可作为支持Linux系统加载的应用处理器，又可作为实时控制处理器。

而我们再看一下国际领先的RISC-V内核公司SiFive，该公司也是全球RISC-V领域的独角兽公司。该公司的核心产品更能体现出RISC-V对于Arm公司A系列处理器内核的冲击。

在SiFive的Essential系列内核中有丰富的产品，我们看其中U7系列的U74内核。

U74内核系统框图，图源：SiFive

U74内核是SiFive Essential系列内核中的高性能产品，能够支持 Linux 等全功能操作系统，非常适合需要高吞吐量、单线程性能但有功率限制的应用，例如AR、VR、传感器集线器、IVI 系统、IP 摄像机、数码相机、游戏设备等。U74内核对标ARM Cortex A55，并在16 位指令支持、物理内存保护以及内存映射可定制性等方面取得优势。

除了适用于工业嵌入式和消费电子智能等领域的应用，前不久研究开发RISC-V超级计算机的博洛尼亚大学和CINECA(意大利最大的超算中心)研究团队还基于U74内核打造了一款超级计算机，从侧面也证明了U74内核的能力。

而SiFive公司还拥有Performance系列内核，其中包括最高性能的四发射无序 RISC-V 应用处理器P650。2021年四季度，SiFive正式对外发布了Performance P650处理器内核，可为数据中心、移动、车载、边缘计算等领域提供有力的支持。

目前，SiFive Performance P650处理器内核是最高性能的商业许可 RISC-V 处理器IP，采用13级流水线、四发射、乱序执行的微架构，相较于Performance P550，性能进一步提升了50%。并且，P650还使用了Coherent Multicore Complex 多核复合体架构，可扩展至16个核心。和ARM Cortex-A77相比，SiFive Performance P650处理器内核拥有着更加出色的单位面积性能优势。因此，业界普遍的说法是，P650完全可以对标ARM Cortex-A77。

MPU、CPU相较于MCU的研发门槛更高，因此产品爆发的潜伏周期更长，并且待完善的周边生态更加复杂，跃昉科技NB2系列芯片的发布具有重要的意义，有“破冰”的价值，虽然很难，但相信后续会有越来越多的RISC-V产品出现在工业互联网、边缘智能等高性能领域，给ARM架构的ARM Cortex-A系列产品带来竞争压力，正如基于RISC-V打造的MCU做到的那样。

此前，RISC-V国际基金会的首席执行官卡利斯塔·雷德蒙德表示，估计市场上已经有100亿个RISC-V核心。而ARM架构核心单年度的出货量就是这个数量的数倍，但随着RISC-V架构打开更丰富的场景，双方在出货量方面的差距将逐步缩小。目前，RISC-V基金会已经成立了高性能计算特别小组，后续基于RISC-V架构的产品将会逐渐入侵ARM Cortex-A系列产品的领地。