據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)導(dǎo)，美國(guó)政府剛剛下發(fā)了對(duì)中國(guó)超算技術(shù)的出口禁令。這則禁令無(wú)疑令中國(guó)的超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展蒙上了一層陰影。

中國(guó)的超算技術(shù)發(fā)展在過(guò)去幾年可謂順風(fēng)順?biāo)?。?guó)家建立了四大超算技術(shù)中心，曙光、天河又屢次拿下業(yè)界Top500排行榜性能冠軍，風(fēng)頭一時(shí)無(wú)兩。其中，國(guó)內(nèi)研發(fā)機(jī)構(gòu)與Intel、Nvidia的合作為國(guó)產(chǎn)超算的發(fā)展貢獻(xiàn)了很大力量，那么為何過(guò)去對(duì)這類合作并無(wú)限制的美國(guó)政府會(huì)突然宣布對(duì)華技術(shù)封鎖呢？

以往超算的核心芯片大都可以在公開(kāi)市場(chǎng)買得到，不可能被徹底禁運(yùn)。多年以來(lái)美國(guó)也因?yàn)榇艘恢睕](méi)有對(duì)中國(guó)的超算技術(shù)發(fā)展加以干涉。但是隨著業(yè)界形勢(shì)的變化，一些新的狀況出現(xiàn)了。

最關(guān)鍵的變化是異構(gòu)計(jì)算的崛起。過(guò)去超算主要使用常見(jiàn)的Xeon CPU搭建，而現(xiàn)在的高性能HPC往往會(huì)搭載大量的專用計(jì)算芯片，如Xeon Phi、Tesla和FirePro。這些芯片產(chǎn)量較少，在市面銷售不多，而且編程模式比較特殊。超算研究機(jī)構(gòu)為了加快研制速度往往會(huì)與芯片企業(yè)合作，提前半年甚至更久拿到未上市的新一代計(jì)算芯片，并在后者幫助下進(jìn)行系統(tǒng)編譯優(yōu)化工作。

國(guó)產(chǎn)天河2號(hào)超算就是與Intel合作，提前數(shù)月拿到了Xeon Phi計(jì)算卡并完成了部署。待Xeon Phi正式發(fā)售時(shí)天河2號(hào)已經(jīng)跑完了測(cè)試項(xiàng)目，準(zhǔn)備進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行階段。彼時(shí)負(fù)責(zé)天河2號(hào)項(xiàng)目的國(guó)防科大與Intel進(jìn)行了深度溝通，獲得了大量編程指導(dǎo)，很順利地進(jìn)行了系統(tǒng)代碼部署。如果沒(méi)有這層合作關(guān)系，不僅天河的工期會(huì)大大延后，由于異構(gòu)計(jì)算的復(fù)雜性國(guó)防科大也很難獨(dú)立完成超算的軟件調(diào)試優(yōu)化任務(wù)。

美國(guó)意識(shí)到了異構(gòu)計(jì)算時(shí)代芯片企業(yè)與超算制造方合作的重要性。只要掐斷美國(guó)企業(yè)和中國(guó)機(jī)構(gòu)的合作關(guān)系，即便后者能夠從公開(kāi)市場(chǎng)買到芯片，也需要等到芯片正式發(fā)售后才能做到；缺乏芯片設(shè)計(jì)商的指導(dǎo)，中國(guó)的超算項(xiàng)目也很難充分利用芯片性能，進(jìn)而在與美國(guó)同行的對(duì)抗中喪失優(yōu)勢(shì)。如此一來(lái)，美國(guó)便可重奪超算性能冠軍寶座，而中國(guó)會(huì)遇到不小的麻煩。以天河為例，本來(lái)今年其計(jì)劃升級(jí)到新一代Xeon Phi芯片，繼續(xù)坐穩(wěn)冠軍位置，但突如其來(lái)的禁令必然會(huì)影響原定方案。今年天河很可能會(huì)讓出性能之王的稱號(hào)了。

美國(guó)企業(yè)對(duì)禁令當(dāng)然很不滿。Intel和國(guó)防科大的合作一直愉快，天河2號(hào)也給Xeon Phi打了不少?gòu)V告。Intel還剛在IDF論壇上宣布在中國(guó)建設(shè)并行計(jì)算中心，目的就是推廣Xeon Phi。現(xiàn)在大客戶沒(méi)了，Intel的損失也不小。

那么，中國(guó)的超算項(xiàng)目能改用國(guó)產(chǎn)芯片取代進(jìn)口技術(shù)嗎？

中國(guó)很早就開(kāi)始研制自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超算用芯片，先后誕生了計(jì)算所的龍芯、國(guó)防科大的飛騰和江南所的申威處理器。早在2008年，計(jì)算所曙光超算項(xiàng)目就計(jì)劃使用8000-10000顆龍芯3B CPU搭建第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)千萬(wàn)億次HPC。遺憾的是龍芯3B直到曙光超算部署兩年后才小量生產(chǎn)，且首批產(chǎn)品問(wèn)題多多性能低下基本沒(méi)有實(shí)用性，最后只部署了3000顆作研究用。國(guó)防科大的天河超算用到了科大自主設(shè)計(jì)的飛騰CPU，但只用在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有承擔(dān)計(jì)算任務(wù)。江南所的申威部署在一臺(tái)神威超算中，整體計(jì)算能力不是很突出。

幾種國(guó)產(chǎn)芯片的主要問(wèn)題是它們的性能遠(yuǎn)遜于美國(guó)對(duì)手：?jiǎn)涡酒↑c(diǎn)性能不過(guò)200G Flops以下，遠(yuǎn)不如新一代Xeon E5的700G Flops，更比不上Xeon Phi、Tesla等眾核協(xié)處理器。而且這些國(guó)產(chǎn)CPU的內(nèi)存性能都很不理想，大大限制了實(shí)際應(yīng)用的表現(xiàn)。這就是為什么國(guó)產(chǎn)超算依舊青睞進(jìn)口芯片，而對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片不甚感冒的原因。

倘若用這些國(guó)產(chǎn)芯片取代進(jìn)口的Xeon Phi、Tesla，需要部署十倍數(shù)量以上的計(jì)算節(jié)點(diǎn)才能獲得相同的性能。但現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)法支持?jǐn)?shù)以十萬(wàn)計(jì)的節(jié)點(diǎn)高效互聯(lián)，換句話說(shuō)這條路是不可行的。

想要取代進(jìn)口芯片，中國(guó)必須發(fā)展出頂尖的異構(gòu)計(jì)算技術(shù)。但是制造類似Xeon Phi這樣的芯片有很大難度：大量核心之間的互聯(lián)不好做；高帶寬的內(nèi)存系統(tǒng)很難做；芯片之間的通信總線要求很高。過(guò)去幾年來(lái)國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)在這幾項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域只是有一定探索，水平與Intel、Nvidia等差距較大。想要追上世界一流水平，制造出匹敵同時(shí)代Xeon Phi、Tesla的芯片，沒(méi)有幾年的時(shí)間和大量的資金、人力投入是不行的。江南所正在研制的眾核處理器有望組建一套10億億次超算，但節(jié)點(diǎn)效率、能源效率等指標(biāo)都不會(huì)很高。

進(jìn)口芯片不再容易，國(guó)產(chǎn)技術(shù)短時(shí)間難以成熟，中國(guó)的超算產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)數(shù)年的低潮期。連續(xù)幾次奪冠的輝煌在未來(lái)幾年是難以見(jiàn)到了，國(guó)人只能坐視美國(guó)重新坐上霸主地位。目前美國(guó)能源部分別選擇Intel、Nvidia、IBM的方案訂購(gòu)了三臺(tái)20-30億億次規(guī)模的超算，將在未來(lái)兩年陸續(xù)交付。到2018年之前美國(guó)都會(huì)稱霸超算性能排行榜。

但是美國(guó)的技術(shù)封鎖將大大刺激中國(guó)政府的相關(guān)政策：即使是為了“爭(zhēng)口氣”，中國(guó)也會(huì)向幾大芯片研究機(jī)構(gòu)注入前所未有的資源來(lái)加快研究進(jìn)度，力爭(zhēng)早日擺脫對(duì)美國(guó)技術(shù)的依賴。國(guó)產(chǎn)芯片會(huì)因?yàn)槊绹?guó)的禁運(yùn)迎來(lái)大好的發(fā)展機(jī)遇，前進(jìn)速度也會(huì)成倍加快。在國(guó)家推動(dòng)下，數(shù)年后中國(guó)自主芯片產(chǎn)業(yè)就會(huì)崛起為不可忽視的力量，不僅在超算領(lǐng)域，而是在服務(wù)器、PC、移動(dòng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)與美國(guó)企業(yè)展開(kāi)全面對(duì)抗。從這一角度來(lái)看，美國(guó)的禁運(yùn)對(duì)中國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是好事一樁。沒(méi)有壓力就沒(méi)有動(dòng)力，這次中國(guó)不想上也得上了。

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