新经济导刊｜开源大趋势下的芯片设计正在走向开放

开源是推进基础软硬件建设的重要条件和基础。当前，人们对AI算力的需求迅猛增长。在AI算力需求增长过程中，离不开通用计算的支持，面对一种复杂的应用，处理器不可能只有AI加速器，而是需要多种处理器的协同整合。AI大模型的运算，需要在处理单元与存储单元之间做大量的数据迁移，这给芯片的功耗、成本带来极大负担的同时，对芯片设计也提出了更高要求。在芯片设计领域，开源RISC-V发展迅速，生态、产品化均有长足进展，如何进一步发挥开源优势，推进创新，成为市场关注方向。

《新经济导刊》2023年第4期刊发中科院计算所副所长，北京开源芯片研究院首席科学家包云岗的文章《基于开源大趋势的芯片设计正在走向开放》。文章指出，当前，全球对芯片的发展逐渐形成一个共识，即芯片开始朝着开源芯片的方向趋近，同时，这种趋势给产业、人才等领域带来更多新的变革机会。

｜第一是为产业领域带来更多新的变革机会。

从RISC-V国际基金会的活跃程度可以看到，基金会仅用3年的时间就发展得非常迅速，目前已经有70多个国家3000多名会员参与，年均增速超过100%。统计数据显示，美国、中国和欧洲是踊跃参与的国家和地区，体现出这三大区域的活力、经济状况和市场需求。值得一提的是，欧洲地区参与度较高的是大学，而美国和中国参与度较高的则是企业。相较于大学，企业带来的活力更大，所以欧洲在开源芯片这波浪潮中相对落后于中美两国。不过，欧洲在寻求产业领域变革方面的意愿还是非常强烈的，去年9月8日欧洲发布产业领域变革路线图，提出九大发展方向。

就目前掌握的国际前沿最新动态，我们应该摒弃RISC-V是面向中低端的旧观念。三年前的RISC-V主要面向嵌入式MCU，而今天的RISC-V已经开始往高端路线发展。当前，业内已经出现一系列高性能的RISC-V处理器。比如，由硅谷两家企业推出的芯片，其性能对标ARM最先进的一档处理器；中国香山也正在对标ARM高性能处理器，北京算能今年发布的全球首款64核RISC-V服务器级别处理器，无论在国内还是国际上都处于行业领先地位。

开源芯片生态的构建离不开软件的发展，整个软件生态的加速发展比想象得还要快。一方面是开源基金会工作组的大力推进，另一方面则是开源社区在主动适配，即其他社区开源软件主动指向RISC-V。据最新统计数据，全球有11000多个开发者和开源社区的开发者在围绕RISC-V架构做适配。从安卓、JAVA到OpenEuler，国内开源社区的力量在每个层面上都有积极的投入，中国在这一轮开源的RISC-V软件生态中作出了积极贡献。

而从全国范围看，RISC-V的发展也很活跃。2018年以后，RISC-V在国内被应用的新闻越来越多，无论是初创公司还是上市企业都在各个领域内使用，每年都有十几款基于RISC-V的芯片推出。仅国内的RISC-V初创公司融资就高达80多亿元，可见这是一个比较活跃的科技投资领域，反映出强烈的社会资本投资倾向。

｜第二是为人才培养带来新机遇。

芯片的开源开放有益于促进人才培养。在设计领域，复杂芯片的设计长期面临着重理论轻实践的困境。实践之所以少，是因为两大壁垒。一是教学资源不平衡，二是学科划分不科学。现在，通过开源开放的方式可以把一系列知识壁垒都打通，学生通过开源EDA掌握EDA知识，通过开源芯片掌握芯片知识，再通过开源软件把这些知识点串联起来，更好地参与到实践中去。经过培养再进入开源社区进而破解芯片设计人才“卡脖子”的难题，这就是中国开展“一生一芯”计划的目标（“一生一芯”计划的愿景目标是，在中国科学院大学实践经验的基础上向全国辐射，帮助更多高校形成从处理器芯片设计到流片并运行操作系统的实践课程，提高我国处理器芯片设计人才培养规模，缩短人才从培养阶段到投入科研与产业一线的周期）。

2019年，中国科学院大学公布了首期“一生一芯”计划成果，由5位2016级本科生主导完成的一款64位RISC-V处理器SoC芯片设计完成并实现流片，芯片能成功运行Linux操作系统。这是RISC-V全球峰会接收的唯一由本科生完成的设计，整个设计的开源开放在GitHub上获得了大量的关注，现在有1000多个Star、200多个Fork。中国科学院软件所把OpenEuler移植到这款名为“果壳（NutShell）”的处理器芯片上，该芯片就能够在学生毕业设计中运行一个工业级的操作系统，这个成果让人备受鼓舞。很显然，开源开放对我国一些课程的学习或者教学具有一定的促进作用，而通过“一生一芯”计划也可以了解我国芯片人才培养的真实情况。（整理/徐静）