Вступление

Представьте себе дата-центр будущего, где каждый серверный процессор создан под ваши нужды – без лицензионных ограничений и чужих диктатов. Звучит как мечта из мира open-source? Именно это обещает RISC-V – открытая архитектура процессоров, которая уже сегодня привлекает внимание CTO и инженеров по всему миру. В то время как x86 и ARM долгие годы царили в серверных стойках, на сцену выходит новая альтернатива x86 – свободная и гибкая. Что же особенного предлагает RISC-V для мира серверов и дата-центров? Попробуем разобраться.

Что такое RISC-V и почему об этом говорят

RISC-V – это открытая архитектура процессоров (точнее, открытый instruction set architecture, ISA), которая появилась в Калифорнийском университете Беркли в 2010 году. Проще говоря, это набор команд, понятных процессору, причём этот «словарь» команд свободен для использования любыми разработчиками. В отличие от закрытых архитектур вроде x86 или ARM, здесь не нужно платить лицензионных отчислений и ждать разрешения от правообладателей. Именно открытость сделала RISC-V такой популярной темой: в мире, где программное обеспечение уже давно движется по модели open-source, аппаратная часть наконец-то получает свою «Linux» – свободную основу для инноваций.

Почему RISC-V внезапно на слуху? Во-первых, благодаря своей открытой архитектуре процессоров: тысячи инженеров и компаний по всему миру могут совместно улучшать и адаптировать ISA под любые нужды. К примеру, консорциум RISC-V International насчитывает уже почти 4 000 участников, включая гигантов вроде Google, Intel и NVIDIA. Во-вторых, развитию способствует и геополитика: многие государства и фирмы хотят снизить зависимость от иностранных патентов и продуктов. В 2025 году в Китае ожидается государственная директива, рекомендующая повсеместное использование RISC-V – явный сигнал того, что открытая архитектура воспринимается стратегически важной. И, наконец, вокруг RISC-V образовалось активное сообщество разработчиков, для которых обмен идеями и результатами – норма. Всё это превращает RISC-V из академического интереса в реального претендента на место в серверных стойках.

ARM, x86 и RISC-V: в чём разница?

Чтобы оценить перспективы RISC-V в серверах, важно понять, чем эта архитектура отличается от своих «старших братьев» – ARM и x86. Начнём с лицензирования. x86 – это закрытый мир, монополия фактически двух компаний (Intel и AMD), которым принадлежат права на архитектуру. Хотите выпустить x86-сервер? Придётся покупать готовый чип у этих вендоров – свою версию создать практически нереально. ARM более гибок в этом плане: ARM Holdings лицензирует свою архитектуру и готовые ядра всем желающим, но за немалую плату. Компаниям вроде Apple, Samsung или Amazon приходится платить и за право разрабатывать собственные чипы на базе ARM, и отчислять роялти с каждого выпуска. RISC-V, напротив, предлагает модель open-source – берите спецификации бесплатно и делайте свой процессор. Никаких отчислений, кроме разве что благодарности сообществу. Для бизнеса это означает снижение затрат и большую свободу.

Не случайно RISC-V уже называют альтернативой x86 и ARM, особенно в тех сферах, где цена лицензий кусается или нужна максимальная кастомизация серверов под задачу. Конечно, одними лицензиями дело не ограничивается. Есть ещё производительность и экосистема – ключевые факторы для CTO при выборе серверной платформы. Исторически x86-совместимые чипы правили балом благодаря колоссальной производительности и широчайшему софтовому обеспечению: десятилетия оптимизаций, все возможные операционные системы, отлаженные компиляторы. ARM долго считалась «энергоэффективной, но не очень мощной» альтернативой, однако в последние годы ARM-процессоры сделали рывок. Достаточно вспомнить серверные чипы Ampere или Graviton в облаках AWS – они уже способны потягаться с Intel Xeon по многим показателям. Но и ARM – закрытая архитектура, где развитие контролируется одной компанией.

А что же RISC-V? Сейчас это новичок, который только догоняет старожилов в плане производительности. Первые RISC-V чипы были простыми микроконтроллерами, но с каждым годом планка повышается. Уже существуют опытные образцы RISC-V процессоров, сравнимые по мощности с мобильными ARM-чипами предыдущего поколения. Например, ядро SiFive Performance P550, представленное в 2021 году, по оценкам соответствовало по скорости Arm Cortex-A75 – неплохо для открытой архитектуры в первом подходе. К 2025 году китайская Alibaba объявила о дизайне 16-ядерного процессора XuanTie C930 на RISC-V, предназначенного для серверов. Заявленная производительность превысила 15 пунктов SPECint2006 на ГГц – что приближается к уровню CPU Intel десятилетней давности, но пока ещё уступает топовым современным чипам. Иными словами, RISC-V пока проигрывает флагманам x86 и ARM в чистой мощности. Однако скорость развития впечатляет: как только одна команда инженеров добавляет новые возможности, вся экосистема RISC-V получает к ним доступ. Можно провести аналогию с открытым ПО: прогресс идёт в ширину и глубину одновременно благодаря коллективным усилиям.

Наконец, гибкость и кастомизация. x86 – это тяжёлый груз наследия: совместимость тянется с 80-х годов, и даже современные серверные CPU вынуждены поддерживать массу устаревших инструкций. ARM более элегантна и модульна, но конечные лицензируемые ядра всё же разработаны централизованно. В мире RISC-V же компания или даже университетская лаборатория могут начать с «базового скелета» архитектуры и нарастить на нём любые специализированные блоки. Нужно ускорение машинного обучения? Можно добавить в процессор нестандартные инструкции для матричных вычислений. Нужен сверхпростой и холодный чип для датчика? Убираем всё лишнее и оставляем только минимализм. Такая кастомизация серверов на уровне CPU – мечта многих инженеров, ведь открывает путь к уникальным оптимизациям, недоступным при использовании готовых чипов общего назначения.

RISC-V сегодня: от экспериментальных плат до серверных CPU

Важно перейти от теории к практике: что происходит с RISC-V в реальном мире железа прямо сейчас? Несмотря на юный возраст архитектуры, прогресс налицо. Ещё несколько лет назад первые RISC-V появлялись лишь в виде учебных проектов и Arduino-подобных плат. Теперь же мы видим серверные CPU на подходе и целые компании, строящие бизнес вокруг RISC-V.

Для начала, есть пионеры вроде SiFive – кремниевого стартапа из Кремниевой долины, основанного, кстати, самими создателями RISC-V. SiFive разрабатывает и лицензирует ядра на открытой архитектуре, и их IP уже нашли применение в практических задачах. По некоторым данным, чипы SiFive на базе RISC-V уже используются в дата-центрах Google для управления отдельными AI-задачами. Более того, SiFive получила контракт NASA на $50 млн – её процессоры лягут в основу бортового компьютера для космических миссий. Если RISC-V достаточно надёжен для космоса, это много говорит о его зрелости! Однако даже у SiFive были сложности: в 2023 году компания столкнулась с задержками в выпуске флагманского чипа и сокращала команду, работавшую над высокопроизводительными ядрами. Это подчёркивает: путь на рынок серверов нелёгок, даже для энтузиастов.

На востоке тоже не дремлют. Китайские корпорации видят в открытой архитектуре шанс для технологической независимости. Уже упомянутая Alibaba (T-Head) разработала серию ядер Xuantie, и последнее из них – Xuantie C930 – позиционируется как мозг для серверов и облаков. Он поддерживает все необходимые для серьёзных задач расширения, включая виртуализацию и векторные инструкции (то есть готов к работе в облачной среде с виртуальными машинами). На конференции Alibaba Cloud руководители предположили, что RISC-V станет мейнстримом в облачных дата-центрах в ближайшие 5–8 лет. Смело? Да. Но когда такие прогнозы исходят от лидеров индустрии, к ним стоит прислушаться.

Кроме Alibaba, есть и стартапы нового поколения, нацеленные сразу на высокие достижения. Например, Ventana Micro Systems – компания, основанная выходцами из ARM – разрабатывает 128- и 192-ядерные серверные процессоры RISC-V на передовом 4-нм техпроцессе. Их второй чип под кодовым именем V2, по заявлениям, должен превзойти по скорости даже флагманские AMD Epyc (правда, сравнение делалось с поколением Genoa/Bergamo, а реальные поставки V2 ожидаются только в 2025 году). Если эти планы воплотятся, у RISC-V появится реальное доказательство конкурентоспособности на уровне топовых серверов.

Другая компания – Tenstorrent, возглавляемая легендарным инженером Джимом Келлером (разработчиком процессоров AMD и Apple) – строит RISC-V чипы, совмещённые с AI-ускорителями. Цель – потеснить NVIDIA в сфере машинного обучения, сделав открытые чиплеты для ИИ. Когда за дело берутся такие люди, индустрия явно воспринимает RISC-V всерьёз.

Не будем забывать и про менее заметных, но важных игроков. Western Digital – один из крупнейших производителей накопителей – ещё в 2017 году объявила о переходе всех своих встроенных контроллеров на открытую архитектуру. Компания поставляет свыше одного миллиарда процессорных ядер ежегодно, и все новые будут основаны на RISC-V. Такая масштабная ставка на open-source ещё недавно казалась фантастикой, но теперь это реальность: RISC-V уже применяется в «начинке» жёстких дисков и SSD, сетевого оборудования, IoT-гаджетов. И постепенно открытая архитектура подбирается к центру — в серверное пространство.

Пока что вы, вероятно, не найдёте стойку в коммерческом дата-центре, набитую RISC-V серверами, – такие решения ещё в стадии прототипов или пилотных внедрений. Но фундамент закладывается сейчас. Поддержка Linux для RISC-V уже практически наравне с другими архитектурами, компиляторы GCC и LLVM умеют генерировать код, портируются драйверы и приложения. Элементы экосистемы выстраиваются: от OpenSBI (базовый загрузчик) до гипервизорных расширений ISA – всё это создаёт основу для будущих масштабируемых платформ на RISC-V.

Преимущества RISC-V для серверов и дата-центров

Почему вообще стоит рассматривать RISC-V сервера, если на рынке и так есть мощные решения от Intel, AMD и ARM? Оказывается, открытая архитектура приносит ряд весомых преимуществ, особенно привлекательных в контексте современных дата-центров:

• Кастомизация под задачи. RISC-V даёт возможность глубокой кастомизации серверов на уровне железа. Если у вашего дата-центра есть специализированная нагрузка – например, шифрование трафика, машинное обучение или обработка видео – вы можете разработать CPU с расширенными инструкциями или сопроцессорами именно под эти задачи. Это как собрать серверный процессор по своему рецепту, добавив «специи» по вкусу. Крупные облачные компании уже идут по этому пути: вспомним, как Amazon создала ARM-чипы Graviton для своих нужд. С RISC-V шаг ещё радикальнее – полный контроль над архитектурой. В результате можно получить ощутимый выигрыш в производительности на целевых рабочих нагрузках без избыточных функций. Дата-центр будущего вполне может состоять из разнообразных узкоспециализированных RISC-V процессоров, каждый “заточен” под своё дело.
• Энергоэффективные сервера. В эпоху, когда счета за электричество сопоставимы с бюджетом на новое оборудование, энергоэффективность выходит на первый план. RISC-V архитектура изначально “чиста” от лишнего балласта, а её открытость позволяет оптимизировать дизайн под минимальное энергопотребление. Можно убрать ненужные модули, упростить логику – и тем самым снизить расход ваттов при той же работе. Представьте себе сервер, который выполняет ту же работу, что и стандартный, но потребляет на несколько процентов меньше энергии. В масштабе гиперскейл-дата-центра это гигантская экономия на охлаждении и электропитании. Некоторые эксперты отмечают, что RISC-V-чипы имеют потенциал быть более энергоэффективными, особенно в сценариях edge computing и распределённых систем, где каждый милливатт на счету. Кроме того, меньшая сложность многих RISC-V ядер означает и меньшее тепловыделение – а значит, более простое охлаждение и выше надёжность системы в долгосрочной перспективе.
• Снижение TCO и отсутствие лицензионных платежей. Total Cost of Ownership (совокупная стоимость владения) для серверного парка складывается не только из цены «железа», но и из расходов на софт, поддержку, энергию. RISC-V способен снизить затраты сразу по нескольким статьям. Во-первых, отсутствуют лицензионные сборы за IP архитектуры – это сразу удешевляет себестоимость процессоров. Например, один китайский RISC-V микроконтроллер стоит менее 10 центов – около четверти цены аналогичного чипа на закрытой архитектуре. Во-вторых, на рынке открытой архитектуры со временем появится больше конкуренции между поставщиками чипов. Если сейчас уникальный высокопроизводительный CPU могут сделать единицы компаний, то с открытой ISA круг разработчиков расширяется. Больше предложений – ниже цены и больше инноваций. В-третьих, кастомизация под конкретные задачи (о чём мы говорили выше) означает, что вы не платите за лишнюю функциональность, которую не используете. Как результат, снижение TCO для владельца инфраструктуры: и на этапе закупки серверов, и в процессе эксплуатации. Освобождённый от лицензионных оков бизнес чувствует себя более гибким – вы не зависите от планов Intel, AMD или ARM, а можете развивать железо под свои стратегические цели.
• Сообщество и прозрачность. Открытая архитектура RISC-V — это не только про деньги, но и про философию. Когда дизайн процессора открыт, эксперты со всего мира могут исследовать его на наличие уязвимостей, совместно разрабатывать улучшения, делиться наработками. Такая прозрачность повышает доверие к технологии. Например, уже есть проект OpenTitan – открытый аппаратный модуль безопасности (root of trust) на базе RISC-V. Его разрабатывают коллективно, чтобы создать максимально надёжную основу для защиты серверов от взлома. Получается, RISC-V приносит культуру open-source в железо: вместо закрытых «чёрных ящиков» вы получаете платформу, где видны все винтики. Для крупных игроков это шанс самим участвовать в развитии технологий, а не только быть потребителями. А для сообщества – возможность быстрее реагировать на новые вызовы, будь то киберугрозы или особые потребности рынка.

Конечно, каждый из этих плюсов реализуется не мгновенно. Нужно время, чтобы экосистема ПО, инженеры и дата-центры научились извлекать максимум из гибкости RISC-V. Тем не менее, преимущества открытой архитектуры уже сегодня заставляют присматриваться к ней всерьёз. Теперь поговорим о том, какие препятствия остаются на пути у RISC-V в серверном мире.

Проблемы и вызовы: что тормозит внедрение RISC-V?

При всех своих плюсах, RISC-V пока не волшебная палочка, способная одномоментно заменить x86 или ARM в ваших стойках. Есть объективные проблемы и вызовы, о которых должен знать любой CTO, планирующий эксперименты с открытой архитектурой:

• Незрелая софтверная экосистема. В мире x86 любое ПО “из коробки” скорее всего запустится, и за десятилетия накоплено огромное богатство библиотек, инструментов, отладочных утилит. ARM тоже уже обросла поддержкой – благодаря мобильному буму и успехам серверных ARM-систем в последние годы. RISC-V же ещё новичок: да, ядро Linux на нём работает, многие популярные приложения портированы, но полнота экосистемы пока уступает конкурентам. Где-то может не быть оптимизированных гипервизоров, где-то – нужных проприетарных пакетов. Компаниям придётся вкладываться в адаптацию ПО под RISC-V, обучать персонал работе с новой платформой. Для стартапов это терпимо, а для консервативных корпоративных пользователей – серьёзный барьер. Как заметил один аналитик, энтузиазм сообщества – это хорошо, но крупный бизнес ждёт доказанной надёжности. Понадобится время, чтобы экосистема RISC-V стала настолько же удобной и обширной, как у x86/ARM.
• Производительность и зрелость железа. Несмотря на быстрый прогресс, топовые RISC-V процессоры пока уступают по скорости флагманам Intel, AMD или Apple. В высоконагруженных базах данных и больших облаках каждый процент производительности на ядро на вес золота. Если новый открытый чип даёт на 20% меньше вычислительной мощности, его энергоэффективность и свобода кастомизации могут не перевесить этот минус. Кроме того, современные серверные CPU – это не только «мощность», но и богатый набор функций: аппаратная виртуализация, шифрование памяти, проверенные механизмы масштабирования до десятков ядер, отлаженные драйверы периферии. RISC-V только подходит к этим рубежам. Гипервизорные расширения ISA стандартизованы лишь недавно, первые 128+ ядерные реализации ожидаются к 2025 году, поддержка памяти ECC, высокопроизводительных интерфейсов и прочего ещё требует усилий. Проще говоря, платформа недостаточно зрелая. Для пилотных проектов – уже пригодна, для mission-critical нагрузок – вопрос спорный. Многие специалисты справедливо указывают: нужно пережить несколько итераций «железа» и «софта», прежде чем RISC-V станет по-настоящему надёжным решением для дата-центра.
• Консерватизм рынка и конкуренция. Серверный рынок не любит резких движений – слишком высоки ставки. Сейчас свои позиции стремительно укрепляет ARM: после успехов Ampere и AWS Graviton все гиперскейлеры экспериментируют с ARM-серверами. x86 тоже не сдаёт позиций: Intel и AMD продолжают наращивать ядра, оптимизировать решения под облака, предлагать комплексные платформенные стеки. В такой ситуации пробиться третьему игроку крайне трудно. ARM, помимо технологий, предоставляет клиентам сопровождение: готовые дизайн-решения, поддержку интеграции, сообщество разработчиков. У компаний RISC-V ресурсов меньше, они не всегда могут вести крупного заказчика за руку. Да и сам бренд RISC-V для многих ИТ-директоров пока малоизвестен в сравнении с привычным Intel Inside. Скептики полагают, что «RISC-V как центральный CPU в дата-центре не появится в ближайшее время». И честно говоря, это может оказаться правдой: чтобы убедить консервативный рынок, нужны не только энтузиасты, но и убедительные коммерческие кейсы, измеримые выгоды, поддержка индустриальных лидеров.

При всём этом, у RISC-V есть пути пробиться – возможно, не напрямую, а избирательно. И здесь мы плавно переходим к тому, где у открытой архитектуры реальные шансы выстрелить в ближайшем будущем.

Перспективы: RISC-V и дата-центры будущего

Как может выглядеть практическое применение RISC-V в дата-центрах ближайших лет? Эксперты видят несколько направлений, где открытая архитектура способна проявить себя наилучшим образом:

1. Edge computing и периферийные сервера. На «краях» сети – в филиалах, на объектах IoT, в телекоммуникационных узлах – требования немного другие, чем в центральном облаке. Там важнее энергоэффективность, низкая стоимость, специфическая функциональность. RISC-V уже отлично чувствует себя в контроллерах и встроенных системах, а следующий логичный шаг – edge-сервера. Представьте компактный стойковый узел на базе нескольких RISC-V чипов, который оптимизирован под одну задачу (например, обработку данных с датчиков или трансляцию видео) и потребляет минимум энергии. Его можно штамповать сотнями без оглядки на лицензионные отчисления, настроить под конкретные протоколы и алгоритмы. Такая гибкость идеальна для растущего рынка edge computing, где один размер не подходит всем. Некоторые проекты уже экспериментируют с RISC-V для «микро-дата-центров» на периферии, и результаты обнадёживают: экономия бюджета и полная автономность от монополистов.

2. Специализированные ускорители и вспомогательные CPU. Ещё один вероятный сценарий – RISC-V проникнет в дата-центры не через главные CPU, а боковым путём: в составе различных ускорителей и вспомогательных устройств. Например, умные сетевые карты (SmartNIC) могут использовать встроенные RISC-V ядра для гибкой обработки трафика. Системы хранения уже применяют RISC-V в контроллерах, и эта тенденция будет расширяться. AI-ускорители нередко включают небольшие управляющие ядра – и всё чаще выбор падает на RISC-V. Таким образом, даже если ваш основной серверный процессор останется x86 или ARM, велика вероятность, что рядом в стойке будут трудиться десятки маленьких RISC-V, выполняя свою работу. По сути, дата-центр будущего может быть гетерогенным: гибрид из разных архитектур, где RISC-V занимает свою нишу в вспомогательных ролях. Это снизит зависимость от единой платформы и даст новое пространство для оптимизации.

3. Путь в мейнстрим: 5–10 лет на горизонте. Ну а как же мечта о полностью открытых серверных RISC-V? Здесь прогнозы разнятся. Оптимисты (в том числе китайские) говорят о горизонте в пять лет, пессимисты – что и через десять лет RISC-V останется нишевым решением. Реальность, возможно, окажется посередине. Многое зависит от успехов ближайших поколений чипов. Если Ventana и её конкуренты докажут, что могут сравниться с лучшими Xeon по мощности, крупные клиенты рискнут развернуть их хотя бы в части инфраструктуры. Особенно те, кто стремится к независимости – например, национальные облачные провайдеры или компании с особыми требованиями безопасности. Снижение TCO тоже сыграет роль: если открытые чипы окажутся заметно дешевле при приемлемой производительности, бизнес начнёт считать деньги и экспериментировать. Скорее всего, сначала это будут не универсальные серверы, а узкоспециализированные кластеры (скажем, парк узлов для видеоэнкодинга на RISC-V с нужными расширениями, окупающийся за счёт экономии на лицензиях).

Нельзя не учитывать и фактор сообщества. RISC-V – это перспективная технология для CTO, которая развивается открыто. А значит, лучший мировой опыт аккумулируется и доступен всем участникам. Если завтра кто-то найдёт способ ускорить, скажем, базу данных на RISC-V на 30% – он сможет поделиться наработкой (будь то оптимизация ядра или новая микроархитектура). Такой коллективный прогресс иногда приводит к неожиданным скачкам. Возможно, через несколько лет появятся «тёмные лошадки» – молодые компании, которые, используя открытые разработки, выпустят внезапно мощные и дешёвые процессоры. И тогда догонять придётся уже гигантам. Как когда-то Linux отобрал долю рынка у коммерческих UNIX, так и RISC-V может откусить свой кусок пирога у традиционных архитектур.

Что всё это означает для стратегии CTO уже сегодня? Как минимум, держать руку на пульсе. Уже сейчас можно начать с малого: выбрать тестовую нагрузку, попробовать запустить её на RISC-V платформах (благо есть доступные dev-kit платы и облачные инстансы для разработчиков). Оценить, насколько сложно портировать ваш софт, какие подводные камни возникают. Такие эксперименты обойдутся недорого, но дадут вашей команде бесценный опыт. И когда через несколько лет вопрос встанет ребром – оставаться на закрытых архитектурах или переходить на более дешёвые и гибкие открытые – у вас уже будет своя экспертиза и не придётся действовать вслепую.

Открытая архитектура — открытое будущее

RISC-V – это больше, чем просто очередной тип процессора. Это символ перемен в подходе к железу, долгожданное дыхание открытости в том сегменте, который десятилетиями оставался под замком патентов. Да, впереди у RISC-V ещё много работы: и сообщество, и компании должны преодолеть немало барьеров и проделать большую работу в развитии RISC-V, прежде чем открытые процессоры станут обыденностью в серверных залах. Но тенденция прослеживается чётко. Открытая архитектура даёт бизнесу свободу выбора, ускоряет инновации и даже возвращает романтику в инженерное дело – ведь куда интереснее строить своё, чем пассивно зависеть от монолитных решений.

Для CTO и технических лидеров это отличный момент, чтобы задуматься стратегически. Мир ИТ не стоит на месте: возможно, через несколько лет вы будете закупать не привычные «интелы», а RISC-V-серверы от нового конкурента, который пока ещё стартап в гараже. Перспективы открытой архитектуры в дата-центрах огромны, и она уже перестаёт быть экзотикой. Значит, самое время изучать, экспериментировать и готовиться к переменам. Открытое будущее буквально стучится в дверь серверной — готовы ли вы впустить его?