倪光南：聚焦开源RISC-V健全强化集成电路全产业链

2024年11月18日，第二十一届中国国际半导体博览会在北京盛大开幕。ICCHINA2024以“集合全行业资源·成就大产业对接”为发展主题，聚焦半导体产业链、供应链及超大规模应用市场，全景展现半导体产业的发展趋势和技术创新，促进行业交流合作。汇聚全球行业资源，提升企业在新一轮半导体产业变革中的核心竞争力，助力从业者通过技术创新及联结产业链供应链全面布局，赢得海内外市场发展机遇。
 
在此次大会上，中国工程院院士倪光南发表了主题演讲，他指出，当前，开源在新一代信息技术重点应用持续深化，已从软件领域拓展至RISC-V为代表的硬件领域。开源RISC-V架构为全球芯片产业发展提供了新的机遇，中国和全球开发者协同做了大量贡献，目前中国已经成为开源RISC-V重要力量，同时也带动了全球开源事业的发展。
 
RISC-V，健全强化我国集成电路全产业链
 
集成电路行业是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业，是培育和发展新兴产业、推动信息化与工业化深度融合的核心和基础。以前我国往往把集成电路产业链（如图所示）分为四个环节：即＂芯片设计”、“芯片制造”、“封装测试”和“下游应用”。为此，发展集成电路产业我们应该用系统思维去思考，每个环节都是息息相关，不可偏废。
 
当前，开源RISC-V的兴起，为健全强化我国集成电路全产业链提供了机遇，如下图所示。在集成电路产业链的“芯片设计＂和“下游应用”二个环节中，基础软件都有重大作用，通过发展RISC-V为我国基础软件带来了新的机遇。
 
 
 
一般CPU架构的设计都需要基础软件的支持，而RISC-V提供的扩展指令功能集更与基础软件有密切的关系，基础软件不仅在设计阶段，为设计自定义扩展指令集提供支持，同时也在下游应用中，为应用软件运用扩展指令集以及与该指令集相配合的专用硬件模块（例如采用Chiplet及其互联技术，实现某种＂算子”功能）提供支撑。
 
RISC-V为发展基础软件提供新机遇。目前中国科学院软件所等单位及其支持的开源社区得到了国际RISC-V业界好评。在最近的“2024RISC-V生态大会”上，众多单位推出了基于RISC-V的“端－边－云”全面应用，为RISC-V扩展到广大领域应用敞开了大门。
 
DSA伴随RISC-V“同风起”
 
与此同时，近年来伴随着RISC-V的兴起，一种创新的处理器架构DSA（Domain Specific Architectures）引起了人们的关注，DSA即：特定领域架构、专属领域架构..。也有人把DSA作为加速器，这里将DSA作为一种更一般化的架构。
 
DSA面向特定领域，通过定制的架构以更好地适应需求，例如用于机器学习的神经网络处理器，用于图形学、VR等的GPU，可编程网关和接口。
 
DSA需融合硬件和软件技术，包括：更有效的并行算法，更有效的存储带宽利用，削减不必要的计算精度，采用面向领域的编程语言DSL...DSA可能与面向领域的语言DSL相结合，如OpenGL、TensorfFlow...
 
发展DSA需要新的技术队伍，他们了解并掌握垂直集成的一系列技术，包括特定领域的应用，适合该领域的DSL和相关的编译技术，架构原理，实现技术等等。
 
Chiplet也是一条可行之路
 
系统级芯片SoC（Systemona Chip）将不同功能元器件整合在单个芯片上，开发时间长、良率低，且各功能模块的纳米制程必须相同，都得用SoC上要求最高模块的制程，成本较高。
 
系统级封装SiP（System in a Package）将多芯片异构集成，开发时间较短、良率较高，部分可重复使用。一个系统中，芯片往往只占系统中器件数目的10％左右。如果把其他所有器件都集成在单一芯片上，可能会导致性能不佳，成本增加。
 
Chiplet对需要实现的复杂功能进行分解，然后开发出多种具有单一特定功能的裸芯片，
 
这些来自不同功能、不同工艺节点的裸芯片可相互进行模块化组装，最终形成一个完整的芯片。这种方法实现了异质集成，为芯片设计带来了更大的灵活性和可扩展性，有效提升了产品的功能性。例如图上左边的SoC上所有模块都需要用同一制程（例如按CPU、GPU要求用7nm），整体成本较高，而右边的Chiplet上各模块分别采用了7nm、14nm、22nm、28nm等多种制程，整体成本较低。
 
科学开放精神是推动开源发展的强大动力
 
倪光南指出，面对复杂多变的国际形势，要推进开源事业，特别需要弘扬和维护开源精神。只有这样才能排除干扰，保障开源的健康发展。纵观世界历史，开放科学精神传播至今已有400多年，开源软件出现至今也有40多年，开源的发展历程充分显示出开源精神一一开放、包容、共建、共治、共享、共赢精神的强大生命力。
 
自古以来，中华民族文化就包含“天下大同”、＂协和万邦＂等契合开源精神的元素，新中国成立后，中华民族以自立于世界民族之林的气概，继承与弘扬数千年来对外开放的优秀品质。在不断走向世界的过程中实现中华民族伟大复兴的中国梦。
 
今后，我们要以全球视野推进开源事业，我们始终坚持科学开放精神，始终坚持科学技术为增进人类福祉为宗旨，始终为构建人类命运共同体而努力奋斗。
 
中国已经是开源大国，我们还要加持加大“贡献”，为建设开源强国而继续努力。发展RISC-V生态是顺时代之势、应国家之需、答产业之盼，对新时代中国开源体系建设，对推动全球集成电路全产业创新发展都能作出重要贡献。
 
小结
 
芯片技术是信息技术领域的关键核心技术，推进开源RISC-V健全强化集成电路全产业链，有助于在新时期下，贯彻实施以科技创新催生新产业、新模式、新动能，发展新质生产力的方针。我们应该发挥中国新型举国体制优势、超大规模市场优势和人才优势，大力支持开源创新，积极参与全球科技创新网络和科技治理，与世界协同，为促进RISC-V生态繁荣贡献中国智慧，中国力量！