RISC-V，衝進DPU賽道

半導體產業縱橫

2025/08/29

本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）編譯自semiwikiRISC-V在DPU領域的崛起，為重塑行業競爭格局創造了難得契機。數據中心通常被認為是CPU和 GPU之間的較量。但在這些備受矚目的競爭背後，另一場靜悄悄的革命正在上演：ARM 悄然取代了英特爾和 AMD 在數據處理單元 (DPU) 市場的份額。DPU（也稱為 SmartNIC）負責數據中心的「管道」。它們通過管理數據包處理、TCP...

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SSD 控制器中，用於 I/O 調度和延遲優化）以及SiFive都使用 RISC-V 來加速 I/O。編排和安全處理器也經常依賴於輕量級 RISC-V 設計，例如OpenTitan。這些與 DPU 的角色天然相關。同時，地緣政治因素也有利於多元化：尤其是中國正在加速自主採用 RISC-V，而 DPU 正是那種主權至關重要的基礎設施組件。市場擴張、ARM 的鎖定以及超大規模者對架構替代方案的渴望為 RISC-V 進入 DPU 奠定了基礎。RISC-V 在 DPU 中的機會與ARM 不同，RISC-V 提供開放式 ISA，企業可以根據其具體工作負載進行定製。這對於集成了各種功能模塊的 DPU 尤其重要。用於數據包流的網絡引擎、用於壓縮和NVMe-oF 的存儲加速器、用於隔離的安全模塊以及用於編排的控制平面 CPU。RISC-V 允許供應商使用自定義指令來適應這些角色，而無需依賴 ARM 的固定路線圖。如今的DPU通常使用ARM Cortex-A內核集羣（範圍從Cortex-A53到A72）來處理控制平面和輕量級計算功能。一些 RISC-V 供應商（例如 Akeana）支持每核最多四線程的同步多線程 (SMT)（Electronics360，2024），從而提高了高內存或 I/O 延遲工作負載（例如網絡和數據包處理）的吞吐量和利用率。最新的 RISC-V 矢量擴展可以自然地映射到數據包處理、加密和存儲加速。新興的矩陣擴展將可編程性擴展到AI 推理和安全領域。初創公司 Simplex Micro 的架構在一個時間調度框架內集成了標量、矢量和矩陣執行，利用 RISC-V 的可擴展性，在各種 AI 和 HPC 工作負載中提供確定性的性能。最後，RISC-V 避免了 ARM 的專利費，同時保持了與 Linux、TensorFlow 和 PyTorch 等開源堆棧的兼容性。了解RISC-V 的標量到矩陣路線圖這一刻之所以引人注目，不僅僅是因為又一家IP 供應商的宣傳，更在於 RISC-V 本身的發展方式。該ISA 最初致力於標量計算——為微控制器、嵌入式系統和支持 Linux 的簡單處理器提供小型、高效的內核。在過去幾年中，RISC-V 穩步增加了矢量擴展，實現了數據並行加速，並自然地映射到網絡、存儲和加密工作負載上。最近，其路線圖已擴展到包含矩陣擴展，旨在將 AI 推理和其他矩陣數學密集型任務納入同一 ISA 框架。這種從標量到矢量再到矩陣的演進，反映了DPU的性能要求。DPU必須處理標量控制平面邏輯、可矢量化的數據包和加密流，以及日益面向矩陣的遙測和安全推理任務。換句話説，RISC-V路線圖為真正可編程的DPU提供了完整的要素集。目前，已有多家公司正在努力實現這一願景。Akeana憑藉其支持SMT 的設計和 AI 矩陣計算引擎，成為率先將 RISC-V 直接應用於數據中心級計算的公司之一。Ventana Micro Systems正在構建服務器級RISC-V 處理器，該處理器擁有從標量到矢量工作負載的清晰路徑，以滿足超大規模計算的需求。歐洲的SemiDynamics專注於為數據密集型和以AI 為中心的應用量身定製的可配置矢量核心。SiFive重點推出了支持Linux 和矢量的 RISC-V 內核，旨在滿足 HPC 和基礎設施的需求。晶心科技已擴展其內核，使其具備矢量和DSP功能，以實現嵌入式加速。Simplex Micro 正在開發一種統一的標量/矢量/矩陣架構，並配備可編程擴展功能，旨在覆蓋從邊緣到數據中心級的基礎設施解決方案。在研究層面，中國的「香山」已在同一個架構下進行標量和矢量統一的實驗。跨越式發展還是強化ARM？問題不僅僅在於RISC-V 能否取代 ARM，還在於它能否擴展 DPU 的定義本身。ARM 目前在 DPU 領域的主導地位依賴於標量核心加上固定加速器。RISC-V 通過將標量、矢量和矩陣可編程性融合到一個平台中，提供了一條跨越式發展的途徑。這不一定以犧牲 ARM 為代價——事實上，ARM 甚至可以採用 RISC-V 矢量和矩陣擴展來鞏固其自身的 DPU 地位。對於更廣泛的行業而言，RISC-V 在 DPU 領域的崛起提供了一個難得的機會來重塑競爭格局。企業不再受ARM 許可模式的限制，而是可以根據自身需求調整架構。這對於希望優化功耗、性能和自主權的超大規模計算企業來説尤其重要。RISC-V 還避免了壟斷局面：與其由單一供應商主導路線圖，不如建立一個開放的生態系統，從而培育多條發展路徑。藉助RISC-V，像高通或任何主要供應商這樣的公司都將佔據主導地位——能夠設計針對其 DPU 架構優化的獨特定製 CPU，而無需依賴 ARM 的許可條款和路線圖。隨着 DPU 成為數據中心基礎設施的核心，這種獨立性可能成為關鍵的差異化因素。時機已到。AI 驅動的數據中心架構正在蓬勃發展，DPU 不再僅僅用於網絡，而是用於協調計算、存儲和 AI 流程。在這個世界中，結合標量、矢量和矩陣可編程性的 DPU 看起來比僅集成標量 ARM 內核和固定功能引擎的 DPU 更具吸引力。正如ARM 發現並利用 DPU 的機會超越英特爾和 AMD 一樣，RISC-V 現在提供了重新定義這一類別的機會。供應商無需在GPU 領域與 NVIDIA 正面交鋒，也無需試圖重振 CPU，而是可以藉助可編程的 DPU 平台實現跨越式發展，該平台可以重塑數據中心基礎設施。這將是一個東山再起的故事——不是重複舊的戰鬥，而是開闢新的戰線。無論它能否取代ARM 或 x86，業界常常將RISC-V 描述為 CPU 領域的一個故事。然而，更具顛覆性的機會可能在於數據中心的控制平面。ARM 打造了英特爾和 AMD 從未預料到的 DPU 專營權，而現在 RISC-V 有機會憑藉矢量和矩陣可編程性重新定義這一類別。最終，ARM 和 RISC-V 可能會在 DPU 領域共存：ARM 保持其主導地位，而 RISC-V 則提供開放、可定製的替代方案。隨着市場的成熟，這將為供應商和超大規模計算提供商提供更多架構選擇。*聲明：本文系原作者創作。文章內容系其個人觀點，我方轉載僅為分享與討論，不代表我方讚成或認同，如有異議，請聯繫後台。","kind":"news","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":0,"need_auth":false,"code":"91000000","status":"200"}}}