3月26日，由中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所（以下簡稱計算所）牽頭開發(fā)的國際唯一開源高性能RISC-V處理器系統(tǒng)——“香山”開源計算系統(tǒng)和由中國科學(xué)院軟件研究所（以下簡稱軟件所）開發(fā)的原生RISC-V操作系統(tǒng)“如意”在2026中關(guān)村論壇年會正式發(fā)布。“香山”與“如意”的發(fā)布，標(biāo)志著我國主導(dǎo)的兩大RISC-V開源根社區(qū)已然成形，我國在全球開源技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定中獲得了更多話語權(quán)。

“過去我們主要在別人主導(dǎo)的x86、ARM生態(tài)中布局，難以實現(xiàn)超越。RISC-V是中國實現(xiàn)‘三分天下有其一’的歷史機遇。”軟件所研究員武延軍認(rèn)為。

時間回到10年前，2016年11月15日凌晨3點，中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會學(xué)術(shù)年會的酒店房間里，武延軍與計算所研究員包云崗靠在各自的床頭，越聊越興奮。他們的話題是2010年誕生于美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校實驗室的第五代精簡指令集RISC-V。

指令集是基礎(chǔ)軟硬件生態(tài)的“底層語法”。每一個IT時代的轉(zhuǎn)折點，都伴隨著操作系統(tǒng)與新指令集的協(xié)同演進：PC時代的微軟與x86指令集、移動終端時代的安卓與ARM指令集，都印證了這一規(guī)律。RISC-V的出現(xiàn)，也被賦予這樣的期待。

當(dāng)時，武延軍和包云崗便約定，他們要用RISC-V解決未來軟硬件協(xié)同的核心難題。

躬身入局

對很多人來說，RISC-V是個很陌生的詞語。

要理解RISC-V為何如此關(guān)鍵，必須回到計算機最底層的邏輯。

指令集是中央處理器能直接識別和執(zhí)行的二進制命令集合，是硬件與軟件之間的“標(biāo)準(zhǔn)通話語言”。軟件（程序）通過指令集指揮硬件（物理設(shè)備）做具體工作。硬件必須“聽懂”這種語言，軟件也必須“會說”這種語言，兩者才能協(xié)同運行。

過去60年曾經(jīng)出現(xiàn)過數(shù)十種“語法”，但最終英特爾主導(dǎo)的x86架構(gòu)統(tǒng)治了個人電腦與服務(wù)器，ARM公司的ARM架構(gòu)則通過授權(quán)模式占據(jù)了移動端。它們構(gòu)成了堅固的軟硬件生態(tài)壁壘，后來者要么不被允許使用和更改，要么需要支付高昂的授權(quán)費。即便獲得授權(quán)，在功能定制上也處處受限。

選擇一種指令集，就意味著選擇了整個軟硬件技術(shù)棧的演進路徑，同時也不得不接受其背后的商業(yè)規(guī)則。

微軟、紅帽、高通、蘋果、谷歌等公司都是通過深度綁定這兩種架構(gòu)，壟斷了PC、手機移動端和服務(wù)器市場。反過來，這也進一步固化了x86與ARM兩大指令集的“江湖地位”。

RISC-V的顛覆性正在于此。作為一個基于精簡指令集原則的開源架構(gòu)，它自誕生之日起就帶著“開源、開放、可定制”的基因。它試圖回答一個問題：如果計算機體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)是開放的，數(shù)字世界是否會變得不同？

進迭時空基于香山IP核開發(fā)的服務(wù)器芯片V100。 朱獻東/攝

2018年，中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟、中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟相繼成立。一年后，一系列“斷供”事件讓中國科技界與產(chǎn)業(yè)界清醒地認(rèn)識到，國內(nèi)RISC-V生態(tài)發(fā)展必須按下加速鍵。

同年，中國科學(xué)院正式對RISC-V立項支持。這一戰(zhàn)略布局長達10年，清晰地分為3個層面：首先是關(guān)鍵核心技術(shù)突破，其次是產(chǎn)業(yè)協(xié)同，最后是實現(xiàn)生態(tài)共建。

“RISC-V給我們提供了一個構(gòu)建全新計算生態(tài)的路徑，發(fā)展RISC-V迫切需要推動RISC-V生態(tài)的發(fā)展。”一邊是科技自立自強的迫切需求，另一邊是面向全球開源開放的歷史機遇，包云崗和武延軍帶著各自的團隊，躬身入局。

“香山”，“0”的突破

2019年6月23日，美國亞利桑那州鳳凰城。這天，包云崗參加了一場主題為“面向下一代計算的敏捷開放硬件”的研討會。這次會議讓他意識到，開源芯片將是未來芯片領(lǐng)域新一輪的創(chuàng)新熱潮。

不過，直到會議結(jié)束，他才發(fā)現(xiàn)自己是這場研討會上唯一一位來自美國之外的報告人，“多少顯得有些勢單力薄”。

從美國回來沒多久，包云崗就選定了RISC-V與開源芯片的攻關(guān)方向。多點著力，他帶領(lǐng)團隊先后啟動了“一生一芯”計劃、開源EDA工具鏈、開源高性能RISC-V處理器核“香山”項目。

隨之而來的，是更大的困難與挑戰(zhàn)——開源理念不被芯片業(yè)界所接受。在軟件領(lǐng)域，開源已成為一種共識，甚至是首選的開發(fā)模式——96%的軟件包含開源代碼，開源代碼占比高達77%；但在芯片設(shè)計領(lǐng)域，尤其是在高端芯片領(lǐng)域，這兩個數(shù)字卻幾乎都是0。

在包云崗看來，這才是堅持開源芯片開發(fā)過程中真正的困難：許多人不認(rèn)可開源芯片的理念，乃至集成電路領(lǐng)域的一些專家都覺得“開源芯片質(zhì)量不行”“開源芯片只是學(xué)術(shù)玩具”。直到2022年，仍有業(yè)界專家吐槽：“‘香山’就是個笑話。”

“我們堅信，它們在高端芯片領(lǐng)域一定會實現(xiàn)‘0’的突破。”包云崗早就有心理建設(shè)，只要目標(biāo)科學(xué)合理，終將抵達。

令他倍感欣慰的是，“香山”項目很快得到了中國科學(xué)院的專項支持。2019年秋，中國科學(xué)院啟動一個“先導(dǎo)專項”，專門劃撥一筆經(jīng)費支持“香山”項目，支持計算所開展對開源處理器核心技術(shù)的攻關(guān)。

“這讓我們看得更加清楚，中國的優(yōu)勢是什么，國家真正需要什么。”包云崗說。

在外界還在不斷發(fā)出質(zhì)疑聲時，“香山”項目進展神速。2022年，“香山”第一代“雁棲湖”流片，成功運行Linux；2024年，“香山”第二代“南湖”問世，并在2025年分別被摩爾線程與芯動科技公司集成到當(dāng)年發(fā)布的新一代芯片中，其中摩爾線程出貨量達數(shù)萬顆；2025年下半年，第三代“昆明湖”完成面向首批系統(tǒng)級芯片的產(chǎn)品級交付。相比“雁棲湖”，“昆明湖”的性能足足提升了兩倍。

“性能提升兩倍，要投入的人力達8倍都不止，因為每提升10%的性能，要付出的工作量都是指數(shù)級增長的。”包云崗說，“香山”項目一開始就錨定要做高性能芯片，只有性能足夠高，企業(yè)才敢去用；只有企業(yè)敢用，開源芯片才有“跑通”的機會。

今天，“香山”核心性能已進入全球領(lǐng)先行列。其中，搭載“香山”（昆明湖）處理器核的RISC-V芯片成功點亮，實測性能超16分/吉赫茲，是目前全球性能最強、最活躍的開源RISC-V處理器核；面向終端的“香山”（南湖）更是我國首款對標(biāo)ARM Cortex-A76的開源高性能處理器核，實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)中心、智能計算到終端場景的全覆蓋。開源“香山”已成為高性能RISC-V芯片的創(chuàng)新底座，支撐企業(yè)研發(fā)更具競爭力的產(chǎn)品。3月24日，在玄鐵RISC-V生態(tài)大會上，阿里達摩院宣布玄鐵將參與下一代“香山”（昆明湖）V3處理器核的聯(lián)合研發(fā)。

同時，團隊還打造了全球首個數(shù)據(jù)中心開源片上互連網(wǎng)絡(luò)“溫榆河”和首款終端開源片上互連IP“珠江”，填補了高性能開源片上互連領(lǐng)域的空白。

“過去5年，‘香山’團隊其實就是一直努力在做一件事——用真實芯片逐個打破傳統(tǒng)觀念。”包云崗告訴《中國科學(xué)報》，“應(yīng)該說，‘開源=低性能’‘開源=低質(zhì)量’的觀念已經(jīng)被打破了，‘香山’的高性能和高質(zhì)量在很多企業(yè)內(nèi)部評估中得到了確認(rèn)。”

“如意”，搭建生態(tài)底座

計算行業(yè)流傳著一句話：硬件決定下限，軟件決定上限。

x86和ARM之所以難以撼動，根本原因是其背后幾十年積累的“生態(tài)護城河”——全球的開發(fā)者已經(jīng)習(xí)慣了基于它們的架構(gòu)設(shè)計芯片、開發(fā)程序，海量用戶已經(jīng)習(xí)慣了基于它們的應(yīng)用進行工作。想要攻下這條“護城河”，唯一的辦法就是從根基開始搭建自己的生態(tài)底座。

編譯工具鏈、操作系統(tǒng)內(nèi)核及關(guān)鍵基礎(chǔ)組件等基礎(chǔ)軟件的適配，是指令集架構(gòu)的生態(tài)底座，它們是所有硬件和應(yīng)用軟件繞不開的“基礎(chǔ)設(shè)施”。構(gòu)建一個適配全新指令集的底座，是一項浩大的“基建工程”。

軟件所團隊從幾個關(guān)鍵層面系統(tǒng)推進：深度參與RISC-V國際基金會相關(guān)工作組，從標(biāo)準(zhǔn)層面推動RISC-V指令集不斷完善；持續(xù)對GCC、OpenJDK、V8等基礎(chǔ)軟件的關(guān)鍵軟件上游作出貢獻，實現(xiàn)對RISC-V架構(gòu)的原生支持；圍繞openEuler操作系統(tǒng)研發(fā)RISC-V架構(gòu)發(fā)行版，實現(xiàn)關(guān)鍵軟件的統(tǒng)一供給。

“基建工程往往投入多、周期長、短期回報低，企業(yè)獨自承擔(dān)代價太高，就會動力不足。”武延軍直言，這恰恰是“國家隊”該干的。

最能體現(xiàn)這一投入的是對國產(chǎn)開源操作系統(tǒng)openEuler的全力適配。從2020年開始，軟件所團隊持續(xù)將RISC-V架構(gòu)推入openEuler，并且不斷迭代，將其打造為RISC-V領(lǐng)域的“開發(fā)者首選平臺”。2024年6月，openEuler實現(xiàn)了由同一套源代碼生成x86、ARM、RISC-V 3個架構(gòu)的發(fā)行版。最近更新的RISC-V版本更是在質(zhì)量上與主流架構(gòu)版本實現(xiàn)了“全量對齊”。

這項工作的價值也在產(chǎn)業(yè)界迅速顯現(xiàn)。2024年玄鐵RISC-V生態(tài)大會上，軟件所推出了一款筆記本電腦“如意BOOK”，隨后它在開源鴻蒙開發(fā)者大會設(shè)備分論壇上亮相，相繼引發(fā)轟動。這是RISC-V生態(tài)第一次以實物PC的形態(tài)走向終端消費者，也讓業(yè)界第一次看到了“開源鴻蒙+RISC-V”的實體成果。

正如研發(fā)團隊所言，有了這張生態(tài)“名片”，就會讓更多參與者有底氣跟進，推動技術(shù)向商業(yè)化落地邁進。

不過，在成功將openEuler、OpenHarmony等主流開源操作系統(tǒng)移植到RISC-V架構(gòu)中之后，軟件所團隊遇到了不可忽視的瓶頸——“借雞下蛋”的模式終究有局限。

這些開源操作系統(tǒng)社區(qū)主要的設(shè)計目標(biāo)依然是當(dāng)下的“主流”芯片架構(gòu)，如x86和ARM。將RISC-V“適配”進去，雖然解決了從無到有的問題，但系統(tǒng)往往不會優(yōu)先考慮RISC-V的獨特需求。

RISC-V需要一個完全“以自我為中心”的發(fā)展空間。

這一想法催生了“如意RISC-V社區(qū)”（以下簡稱如意社區(qū)）的誕生。2024年11月，在中國科學(xué)院的指導(dǎo)下，軟件所聯(lián)合中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會RISC-V工作委員會、軟硬件廠商及高校、科研機構(gòu)，在世界互聯(lián)網(wǎng)大會烏鎮(zhèn)峰會上正式發(fā)布如意社區(qū)。

如意社區(qū)示意圖。軟件所供圖

作為RISC-V原生上游社區(qū)，如意社區(qū)聚焦操作系統(tǒng)內(nèi)核、編譯器、工具鏈及關(guān)鍵基礎(chǔ)組件的適配，以推動RISC-V軟件生態(tài)發(fā)展為核心目標(biāo)，加快關(guān)鍵技術(shù)成熟與規(guī)模化應(yīng)用落地。

“以RISC-V為唯一‘信仰’的社區(qū)，‘戰(zhàn)斗力’直線上升。”武延軍直言，它很快在實質(zhì)性推動RISC-V標(biāo)準(zhǔn)落地與工程化實施方面得到檢驗。

2024年10月，RISC-V國際基金會發(fā)布64位RISC-V應(yīng)用處理器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范——RVA23，為長期困擾產(chǎn)業(yè)的RISC-V芯片碎片化難題提供了一套清晰統(tǒng)一的“通用標(biāo)尺”，讓不同廠商設(shè)計的處理器不再“各自為戰(zhàn)”。與此同時，構(gòu)建適配并遵循RVA23規(guī)范的操作系統(tǒng)，成為RISC-V通用計算生態(tài)走向成熟、規(guī)模化應(yīng)用的核心環(huán)節(jié)。

2025年2月，如意社區(qū)啟動“RISC-V內(nèi)核同源”計劃。該計劃以統(tǒng)一技術(shù)底座為基礎(chǔ)，通過工作組協(xié)同、聯(lián)合驗證與需求共治機制，推動RISC-V標(biāo)準(zhǔn)落地與工程化實施。圍繞RVA23標(biāo)準(zhǔn)工程化落地，如意社區(qū)統(tǒng)籌推進多款芯片在操作系統(tǒng)、工具鏈、構(gòu)建系統(tǒng)與運行環(huán)境等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的適配，有效解決了芯片廠商在多個操作系統(tǒng)間重復(fù)適配、重復(fù)維護的問題。

“openEuler、OpenAnolis、openKylin等操作系統(tǒng)社區(qū)2025年發(fā)布的RVA23版本，都使用了‘同源內(nèi)核’成果。”武延軍告訴記者，在如意社區(qū)，RISC-V軟件生態(tài)正從“碎片化”走向“系統(tǒng)化”，從“各自為戰(zhàn)”走向“標(biāo)準(zhǔn)治理+社區(qū)協(xié)同”。

從底層基建到終端產(chǎn)品，圍繞RISC-V的生態(tài)變革，逐漸蓄力。

3月26日，原生于如意社區(qū)、專注于RISC-V架構(gòu)的操作系統(tǒng)“如意”終于首次與公眾見面。它面向RISC-V生態(tài)上下游開發(fā)需求，集成了“RuyiSDK軟件開發(fā)工具集”，為開發(fā)者敞開一道“RISC-V原生應(yīng)用開發(fā)集成測試”的軟件生態(tài)之門。

AI，引爆RISC-V未來的奇點

短短幾年，“開源指令集+開源芯片+開源操作系統(tǒng)”緊密協(xié)同的軟硬件新生態(tài)已初具雛形。如今，RISC-V平板電腦已在PC云桌面、政企移動智能無紙化辦公系統(tǒng)等場景中應(yīng)用。

“這么多RISC-V終端產(chǎn)品，在歐美市場是看不到的。”武延軍坦言。

在他看來，當(dāng)前x86、ARM的成熟生態(tài)已呈紅海，而RISC-V則是充滿可能性的新藍(lán)海。

“開發(fā)者就像流水，順勢而為。哪里有機會、有資源、是增量，就會流向哪里。”武延軍說，一旦有更多開發(fā)和應(yīng)用的標(biāo)桿案例并開始獲得商業(yè)回報，雪球就會開始滾動。“到那時，生態(tài)的遷移可能不是線性的，而是在某個臨界時刻突然加速、匯聚成流。”

大家深諳此道——RISC-V最終能否逆襲成功，關(guān)鍵在于如何匯聚起百萬、千萬量級的開發(fā)者。

最近，包云崗跟好友武延軍分享了他的看法：人工智能（AI）將是引爆RISC-V未來的奇點。

“我強烈地感受到，全球許多地方都在用RISC-V架構(gòu)做AI的推理芯片。”包云崗說，AI有著形形色色的推理需求，而傳統(tǒng)芯片在靈活性、擴展性等各方面都比不上RISC-V芯片，RISC-V芯片敏捷開發(fā)的優(yōu)勢將會在AI時代大放異彩。

“RISC-V for AI是確定的方向。”包云崗認(rèn)為，在AI應(yīng)用爆發(fā)、能耗成為突出矛盾的今天，打造一枚高度專用、極低能耗的“場景芯片”，是RISC-V最獨特的競爭優(yōu)勢。而這一優(yōu)勢，終將會轉(zhuǎn)化為大多數(shù)開發(fā)者都會圍繞其進一步開發(fā)應(yīng)用的“勝勢”。

武延軍對此深表贊同。他同時表示，不僅RISC-V芯片會迎來AI應(yīng)用的“iPhone時刻”，AI for RISC-V也將面臨類似的事態(tài)——以后RISC-V生態(tài)的建設(shè)，可能不再主要依賴傳統(tǒng)意義上的人力堆砌。未來，大量基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用軟件可能由AI智能體直接生成、調(diào)用或托管。

“RISC-V生態(tài)的構(gòu)建，勢必要‘接住’這樣的時代。因此，我們必須打造一個不僅是對開發(fā)者友好，還是對AI友好的RISC-V生態(tài)。”武延軍說，這也是中國開源技術(shù)根社區(qū)正在加速構(gòu)建的方向。

來源：中國科學(xué)報

責(zé)任編輯：吳昊