近日，中科院計算所副所長、研究員包云崗在社交媒體宣布國產(chǎn) RISC-V 開源處理器“香山”有了新歸屬——北京開源芯片研究院（開芯院），該研究院經(jīng)過四個月的籌建，正式啟動第一批圍繞“香山”的新項目，后續(xù)也將陸續(xù)啟動其他開源芯片項目。
首批招聘的職位及人員眾多，涉及 CPU 架構(gòu)設(shè)計工程師（5 名）、CPU 前端設(shè)計高級工程師（5 名）、CPU 前端設(shè)計工程師（20 名）、CPU 浮點運算前端設(shè)計工程師（5 名）等及眾多實習(xí)生崗位。
據(jù)官方介紹，北京開源芯片研究院是成立于 2021 年 12 月的民辦非企業(yè)，由一批行業(yè)龍頭企業(yè)和國內(nèi)頂尖科研單位共同牽頭發(fā)起成立的創(chuàng)新聯(lián)合體。研究院以構(gòu)建開源芯片技術(shù)體系，加速開源芯片生態(tài)發(fā)展為宗旨。研究院致力于研發(fā) RISC-V 領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)、建設(shè)關(guān)鍵支撐平臺、優(yōu)化生態(tài)治理、推動重點行業(yè)規(guī)模商用，加速 RISC-V 生態(tài)完善成熟，打造 RISC-V 產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
國產(chǎn) RISC-V 開源處理器“香山”已調(diào)試成功
2021 年 6 月份，首屆 RISC-V 中國峰會于本周在上海科技大學(xué)舉辦。會上，包云崗正式發(fā)布了國產(chǎn)開源高性能 RISC-V 處理器核心——香山。當時，包云崗表示 CPU 領(lǐng)域還沒有一個像 Linux 那樣的開源主線，因此研發(fā)團隊判斷業(yè)界需要一個開源的高性能 RISC-V 核，既能被工業(yè)界廣泛應(yīng)用，又能支持學(xué)術(shù)界試驗創(chuàng)新想法。
“香山”早在 2020 年 6 月 11 日就已經(jīng)在 GitHub 上建立了代碼倉庫。一年時間內(nèi)，該項目獲得了 3296 次代碼提交，總行數(shù)約 5 萬行，具有 400 多個文檔。其架構(gòu)代號以湖命名，第一版架構(gòu)代號是“雁棲湖”，第二版架構(gòu)代號是“南湖”。
具體來看，“雁棲湖”架構(gòu)是一個 11 級流水、6 發(fā)射、4 個訪存部件的亂序處理器核。在發(fā)射寬度上已經(jīng)可以和一些 ARM 高端處理器核相當，但還未進行充分優(yōu)化，因此實際性能還有不小的差距。
2020 年，團隊基于 Chisel 完成了一款 8 核標簽化 RISC-V 處理器的測試流片，采用了臺積電 28nm 工藝。研發(fā)人員基于 GitHub CI 構(gòu)建了一套流程化的自動回歸測試框架，這款測試芯片于 2020 年 9 月起，成功在 FPGA 上啟動 Linux/Debian 系統(tǒng)。
2021 年 7 月 15 日，第一代香山“雁棲湖”流片，但接下來由于受到全球芯片產(chǎn)能的影響，整個團隊經(jīng)歷了漫長的等待期。直到 2022 年 1 月 20 日，香山才終于回片，整個主板采用了香山楓葉的紅底色。隨后，團隊就進入調(diào)試階段，經(jīng)過了數(shù)天攻關(guān)，最終成功點亮。
目前，香山處理器南湖架構(gòu)已經(jīng)穩(wěn)定；香山第一版（雁棲湖）芯片已經(jīng)成功點亮并正確運行 Linux/Debian 操作系統(tǒng)，成功運行 SPEC CPU2006，實測評分超過 7 分 @1GHz，CPU/DDR 在更高頻率下的性能調(diào)優(yōu)正在進行中；香山處理器南湖架構(gòu)的設(shè)計文檔正在編寫中。
根據(jù)介紹，“香山”的目標是達到 L3 級（理想的?L3?級應(yīng)該是設(shè)計與實現(xiàn)開源芯片的工具全部開源，目前全世界范圍尚未達到這個水平），除了開源 RTL 代碼，同時將開發(fā)“香山”的一系列底層工具也開源。但“香山”也還未完全達到?L3?級，最多只有 L2.5 級，因為當前“香山”的開發(fā)過程中仍需大量使用商業(yè)?EDA?工具。只有開源?EDA?取得突破性進展，L3?級開源芯片才能真正得以實現(xiàn)，這還有很多挑戰(zhàn)。包云崗也在知乎上表示期待各界更多的支持和幫助。
開芯院未來計劃
未來，研究院將圍繞“香山”開源高性能 RISC-V 處理器核與“一生一芯”人才培養(yǎng)計劃開展工作。具體來說，研究院將啟動一批圍繞“香山”的新項目，后續(xù)也將陸續(xù)啟動其他開源芯片項目。
“一生一芯”計劃則是此前由國科大啟動的芯片設(shè)計人才培養(yǎng)計劃。首期由 5 位 2016 級本科生主導(dǎo)完成一款 64 位 RISC-V 處理器 SoC 芯片設(shè)計并實現(xiàn)流片，芯片能成功運行 Linux 操作系統(tǒng)以及學(xué)生自己編寫的國科大教學(xué)操作系統(tǒng) UCAS-Core。
國科大計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長孫凝暉院士此前表示，“一生一芯”計劃的愿景目標是在國科大實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上向全國輻射，幫助更多高校形成從處理器芯片設(shè)計到流片并運行操作系統(tǒng)的實踐課程，提高我國處理器芯片設(shè)計人才培養(yǎng)規(guī)模，縮短人才從培養(yǎng)階段到投入科研與產(chǎn)業(yè)一線的周期，力爭 3 年后在全國每年能培養(yǎng) 500 名學(xué)生，5 年后實現(xiàn)每年培養(yǎng) 1000 名學(xué)生，10 年達到每年培養(yǎng) 1 萬名學(xué)生。
