憑“香山”登峰、因“如意”落地——10年，中國辟出1條開源芯片產業落地之路

3月26日，由中國科學院計算技術研究所（以下簡稱計算所）牽頭開發的國際唯一開源高性能RISC-V處理器系統——“香山”開源計算系統和由中國科學院軟件研究所（以下簡稱軟件所）開發的原生RISC-V操作系統“如意”在2026中關村論壇年會正式發布。“香山”與“如意”的發布，標志著我國主導的兩大RISC-V開源根社區已然成形，我國在全球開源技術標準制定中獲得了更多話語權。

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

時間回到10年前，2016年11月15日凌晨3點，中國科學院青年創新促進會學術年會的酒店房間里，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。

指令集是基礎軟硬件生態的“底層語法”。每一個IT時代的轉折點，都伴隨著操作系統與新指令集的協同演進：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，都印證了這一規律。RISC-V的出現，也被賦予這樣的期待。

當時，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行的二進制命令集合，是硬件與軟件之間的“標準通話語言”。軟件（程序）通過指令集指揮硬件（物理設備）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，兩者才能協同運行。

過去60年曾經出現過數十種“語法”，但最終英特爾主導的x86架構統治了個人電腦與服務器，ARM公司的ARM架構則通過授權模式占據了移動端。它們構成了堅固的軟硬件生態壁壘，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費。即便獲得授權，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棧的演進路徑，同時也不得不接受其背后的商業規則。

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，壟斷了PC、手機移動端和服務器市場。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，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：如果計算機體系結構的基礎是開放的，數字世界是否會變得不同？

進迭時空基于香山IP核開發的服務器芯片V100。 朱獻東/攝

2018年，中國開放指令生態（RISC-V）聯盟、中國RISC-V產業聯盟相繼成立。一年后，一系列“斷供”事件讓中國科技界與產業界清醒地認識到，國內RISC-V生態發展必須按下加速鍵。

同年，中國科學院正式對RISC-V立項支持。這一戰略布局長達10年，清晰地分為3個層面：首先是關鍵核心技術突破，其次是產業協同，最后是實現生態共建。

“RISC-V給我們提供了一個構建全新計算生態的路徑，發展RISC-V迫切需要推動RISC-V生態的發展。”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域新一輪的創新熱潮。

不過，直到會議結束，他才發現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與開源芯片的攻關方向。多點著力，他帶領團隊先后啟動了“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——開源理念不被芯片業界所接受。在軟件領域，開源已成為一種共識，甚至是首選的開發模式——96%的軟件包含開源代碼，開源代碼占比高達77%；但在芯片設計領域，尤其是在高端芯片領域，這兩個數字卻幾乎都是0。

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

“我們堅信，它們在高端芯片領域一定會實現‘0’的突破。”包云崗早就有心理建設，只要目標科學合理，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院的專項支持。2019年秋，中國科學院啟動一個“先導專項”，專門劃撥一筆經費支持“香山”項目，支持計算所開展對開源處理器核心技術的攻關。

“這讓我們看得更加清楚，中國的優勢是什么，國家真正需要什么。”包云崗說。

在外界還在不斷發出質疑聲時，“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年發布的新一代芯片中，其中摩爾線程出貨量達數萬顆；2025年下半年，第三代“昆明湖”完成面向首批系統級芯片的產品級交付。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，企業才敢去用；只有企業敢用，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ARM Cortex-A76的開源高性能處理器核，實現了從數據中心、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芯片的創新底座，支撐企業研發更具競爭力的產品。3月24日，在玄鐵RISC-V生態大會上，阿里達摩院宣布玄鐵將參與下一代“香山”（昆明湖）V3處理器核的聯合研發。

同時，團隊還打造了全球首個數據中心開源片上互連網絡“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觀念。”包云崗告訴《中國科學報》，“應該說，‘開源=低性能’‘開源=低質量’的觀念已經被打破了，‘香山’的高性能和高質量在很多企業內部評估中得到了確認。”

“如意”，搭建生態底座

計算行業流傳著一句話：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“生態護城河”——全球的開發者已經習慣了基于它們的架構設計芯片、開發程序，海量用戶已經習慣了基于它們的應用進行工作。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底座。

編譯工具鏈、操作系統內核及關鍵基礎組件等基礎軟件的適配，是指令集架構的生態底座，它們是所有硬件和應用軟件繞不開的“基礎設施”。構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鍵層面系統推進：深度參與RISC-V國際基金會相關工作組，從標準層面推動RISC-V指令集不斷完善；持續對GCC、OpenJDK、V8等基礎軟件的關鍵軟件上游作出貢獻，實現對RISC-V架構的原生支持；圍繞openEuler操作系統研發RISC-V架構發行版，實現關鍵軟件的統一供給。

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

最能體現這一投入的是對國產開源操作系統openEuler的全力適配。從2020年開始，軟件所團隊持續將RISC-V架構推入openEuler，并且不斷迭代，將其打造為RISC-V領域的“開發者首選平臺”。2024年6月，openEuler實現了由同一套源代碼生成x86、ARM、RISC-V 3個架構的發行版。最近更新的RISC-V版本更是在質量上與主流架構版本實現了“全量對齊”。

這項工作的價值也在產業界迅速顯現。2024年玄鐵RISC-V生態大會上，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者大會設備分論壇上亮相，相繼引發轟動。這是RISC-V生態第一次以實物PC的形態走向終端消費者，也讓業界第一次看到了“開源鴻蒙+RISC-V”的實體成果。

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

不過，在成功將openEuler、OpenHarmony等主流開源操作系統移植到RISC-V架構中之后，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。

這些開源操作系統社區主要的設計目標依然是當下的“主流”芯片架構，如x86和ARM。將RISC-V“適配”進去，雖然解決了從無到有的問題，但系統往往不會優先考慮RISC-V的獨特需求。

RISC-V需要一個完全“以自我為中心”的發展空間。

這一想法催生了“如意RISC-V社區”（以下簡稱如意社區）的誕生。2024年11月，在中國科學院的指導下，軟件所聯合中國電子工業標準化技術協會RISC-V工作委員會、軟硬件廠商及高校、科研機構，在世界互聯網大會烏鎮峰會上正式發布如意社區。

如意社區示意圖。軟件所供圖

作為RISC-V原生上游社區，如意社區聚焦操作系統內核、編譯器、工具鏈及關鍵基礎組件的適配，以推動RISC-V軟件生態發展為核心目標，加快關鍵技術成熟與規模化應用落地。

“以RISC-V為唯一‘信仰’的社區，‘戰斗力’直線上升。”武延軍直言，它很快在實質性推動RISC-V標準落地與工程化實施方面得到檢驗。

2024年10月，RISC-V國際基金會發布64位RISC-V應用處理器標準規范——RVA23，為長期困擾產業的RISC-V芯片碎片化難題提供了一套清晰統一的“通用標尺”，讓不同廠商設計的處理器不再“各自為戰”。與此同時，構建適配并遵循RVA23規范的操作系統，成為RISC-V通用計算生態走向成熟、規模化應用的核心環節。

2025年2月，如意社區啟動“RISC-V內核同源”計劃。該計劃以統一技術底座為基礎，通過工作組協同、聯合驗證與需求共治機制，推動RISC-V標準落地與工程化實施。圍繞RVA23標準工程化落地，如意社區統籌推進多款芯片在操作系統、工具鏈、構建系統與運行環境等關鍵環節的適配，有效解決了芯片廠商在多個操作系統間重復適配、重復維護的問題。

“openEuler、OpenAnolis、openKylin等操作系統社區2025年發布的RVA23版本，都使用了‘同源內核’成果。”武延軍告訴記者，在如意社區，RISC-V軟件生態正從“碎片化”走向“系統化”，從“各自為戰”走向“標準治理+社區協同”。

從底層基建到終端產品，圍繞RISC-V的生態變革，逐漸蓄力。

3月26日，原生于如意社區、專注于RISC-V架構的操作系統“如意”終于首次與公眾見面。它面向RISC-V生態上下游開發需求，集成了“RuyiSDK軟件開發工具集”，為開發者敞開一道“RISC-V原生應用開發集成測試”的軟件生態之門。

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”緊密協同的軟硬件新生態已初具雛形。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等場景中應用。

“這么多RISC-V終端產品，在歐美市場是看不到的。”武延軍坦言。

在他看來，當前x86、ARM的成熟生態已呈紅海，而RISC-V則是充滿可能性的新藍海。

“開發者就像流水，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，一旦有更多開發和應用的標桿案例并開始獲得商業回報，雪球就會開始滾動。“到那時，生態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，關鍵在于如何匯聚起百萬、千萬量級的開發者。

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芯片敏捷開發的優勢將會在AI時代大放異彩。

“RISC-V for AI是確定的方向。”包云崗認為，在AI應用爆發、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最獨特的競爭優勢。而這一優勢，終將會轉化為大多數開發者都會圍繞其進一步開發應用的“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應用的“iPhone時刻”，AI for RISC-V也將面臨類似的事態——以后RISC-V生態的建設，可能不再主要依賴傳統意義上的人力堆砌。未來，大量基礎軟件、應用軟件可能由AI智能體直接生成、調用或托管。

“RISC-V生態的構建，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者友好，還是對AI友好的RISC-V生態。”武延軍說，這也是中國開源技術根社區正在加速構建的方向。

來源：中國科學報

責任編輯：吳昊