The "Red and Blue Factory" dominated server CPUs welcome new forces! NextSilicon challenges Intel and AMD with RISC-V architecture

智通財經 APP 獲悉，總部位於以色列的芯片初創公司 NextSilicon 表示，其新推出的一款 CPU 類型的開源架構計算芯片正在接受美國國家實驗室的全面評估。該公司於美東時間週三稱正開發一款基於開源指令集架構 (ISA)——RISC-V 架構的中央處理器 (即 CPU)，該公司管理層期望這款 CPU 能夠向主導數據中心服務器 CPU 市場的 “紅藍” 兩大芯片巨頭——即向 AMD 和英特爾所主導的 CPU 市場發起衝擊，並且也期望這款 CPU 幫助 NextSilicon 與英偉達基於數據中心推出的 HPC 算力集羣進行競爭。

未來藍廠 (英特爾) 以及紅廠 (AMD) 的 x86 架構服務器 CPU 產品線，以及英偉達基於 ARM 架構所開發的 Grace CPU，在未來很長一段時間無疑將面臨一位嶄新的競爭對手。

據瞭解，NextSilicon 已籌集大約 3 億美元融資，其旗艦芯片產品—— “Maverick-2” 數據流加速器旨在大幅加速精密科學計算任務，例如核武器建模、超音速導彈等等。該領域曾經由英偉達全面主導，但近幾年隨着英偉達徹底將注意力轉向諸如人工智能等低精度的大型計算任務，像 NextSilicon 這樣的初創芯片企業已試圖全面利用這家市值長期位列全球第一的 AI 超級巨頭的側重變化。

在美東時間週三，NextSilicon 首次披露的重磅信息在於，該公司當前正以一款新的中央處理單元的形式開發其主芯片產品線的補充型數據中心服務器 CPU 產品，而這種服務器 CPU 市場仍然由英特爾和 AMD 全面主導。NextSilicon 採用名為 RISC-V 開源架構的技術，這是一種主要與 ARM 架構相競爭的開放計算架構標準，且正被英偉達和博通等芯片巨頭越來越大規模地採用。

據瞭解，“AI 芯片霸主” 英偉達經常將旗下的 GPU 芯片產品線與自家或第三方中央處理平台 (即 CPU) 進行配對，甚至與英特爾等競爭公司合作，以在這兩類芯片之間實現更緊密的耦合。

向傳統的 “x86+GPU” 指令流組合發起挑戰

NextSilicon 所推出的 Maverick-2 的本質是一款 “數據流/可重構” 的加速器 (NextSilicon 稱為 Intelligent Compute Architecture，非馮·諾依曼範式)，主計算陣列並不是一顆通用的 RISC-V 架構計算單元，但是該公司在芯片以及先進封裝系統內嵌了多顆 RISC-V 內核，用來跑那些難以並行化但又必須高速執行的串行代碼路徑與管控任務。

NextSilicon 官方與技術媒體聲明均強調，Maverick-2 的計算單元以運行時可重構的圖/數據流方式工作;不等同於傳統 CPU/GPU 指令流架構。NextSilicon 官方也強調道，Maverick-2 集成自研 RISC-V 內核 (如多達數十個 E-cores) 以承接串行段。

目前，NextSilicon 表示其計劃不久後大規模量產的服務器 CPU 仍是一款測試芯片。但其主芯片產品線——Maverick-2 以及更先進的加速系列芯片已進入實際的量產階段，NextSilicon 聲稱它能夠在無需徹底重寫所用的軟件代碼的情況下，以更快速度且更低功耗執行英偉達 GPU 芯片產品線的一些相同類型計算工作。

Maverick-2 與即將量產的 RISC-V 架構 CPU 所組成的 “主機 + 加速器” 的超算節點，不等同於傳統 CPU+GPU 的指令流架構，對於 HPC 類超算中心與科學計算等數據中心負載來説，NextSilicon 的這種組合能夠帶來強於英特爾與 AMD 同類數據中心組合的性價比與能效比。

據瞭解，來自美國的綜合型研究機構桑迪亞國家實驗室三年來一直在評估由 NextSilicon 芯片所構建的原型計算系統。

桑迪亞國家實驗室高級科學家兼 Vanguard 項目負責人 James H. Laros III 在一份聲明中表示，NextSilicon 芯片產品的 “性能結果令人印象深刻，這顯示出在不需要大量軟件代碼修改相關的開銷情況下，大幅提升我們實驗室複雜計算能力的真正潛力。”

開源架構——RISC-V 架構加速滲透服務器領域，x86 與 ARM 架構感受到了巨大壓力

NextSilicon 即將推出的這款名為 “Arbel” 的 RISC-V 架構 CPU 是面向的是 HPC(高性能計算) 場景的服務器 CPU(server-class host CPU)，用於與該公司的 Maverick-2/3 加速器產品緊耦合，服務超算中心與科學計算等數據中心負載，但是目前仍處於測試芯片階段。

半導體行業的資深業內人士普遍將 “Arbel” 定位為與 Maverick-2 組成 “主機 + 加速器” 的超算集羣——即用於構建完整的 “主機 + 加速器” 堆棧以挑戰 x86 架構 +GPU 體系的主流範式。名為 “Arbel” 的 RISC-V 架構 CPU 瞄準的正是英特爾/AMD 長期主導的服務器 CPU 市場。

風靡全球的開源指令集架構——RISC-V，其在芯片設計領域的熱度近年來火速攀升，一步步走向該領域的最核心地位，與 Arm Holdings 旗下的 ARM 和英特爾旗下 x86 兩大主流架構一定程度上已形成三者鼎足之勢。

RISC-V 是一種完全開放的指令集架構 (ISA)，這意味着任何實體都可以免費訪問和使用該技術。這種開放性使得 RISC-V 在學術界、初創企業和一些大型科技公司中都變得非常流行。由於 RISC-V 與 ARM 應用場景高度重合，均聚焦於低功耗和嵌入式場景，因此 ARM 是其最主要競爭對手，但近年來 RISC-V 開始被眾多開發者用於數據中心領域，未來或將與 x86 架構一決高下，逐漸蠶食 x86 與 ARM 架構在各自擅長領域的份額。

就當前的公開信息來看，相比於英特爾和 AMD，NextSilicon 正在打造的 CPU 產品 (代號 “Arbel”，RISC-V) HPC 優先與緊耦合架構能夠減少傳統 CPU/GPU 架構中的指令與數據搬運開銷，相比於 x86+GPU 的主流範式，能夠大幅提升計算平台能效與吞吐;基於 RISC-V 的開放 ISA 與定製潛力無疑要大得多，便於按研究室的龐大 HPC 需求擴展。