美國主導，歐洲猛追 ：留給中國超算的優(yōu)勢還剩多少？

近日，歐洲處理器計劃（Europe Processor Initiative，下稱 EPI）發(fā)布最新進展，代號為 Rhea 的芯片組，運用 N6 晶圓制程工藝，輸出模式為 NoC（Network on Chips，片上網(wǎng)絡），即將進入平臺測試階段。

圖源 | 官網(wǎng)

同時發(fā)布的還有異構(gòu)平臺，覆蓋處理器架構(gòu)（Arm ZEUS, RISC-V），加速器架構(gòu) MPPA（Multiple Purpose Processing Array，多用途處理陣列）, eFPGA（embedded FPGA，嵌入式可編程門陣列）等，以及對應的配套軟件，以協(xié)同多種電腦與網(wǎng)絡環(huán)境，使性能達到最大化。

據(jù)悉，Rhea 芯片主要面向百億億數(shù)據(jù)級別高效能運算（High Performance Computing, HPC）
領域，應用場景包括超算與汽車工業(yè)等。由于超算運行過程中，需調(diào)動通用服務器與加速器
來進行復雜數(shù)據(jù)并行等處理，而異構(gòu)平臺架構(gòu)的構(gòu)建則是其中重要一環(huán)。

圖源 | 官網(wǎng)

因此，在 EPI 成立一周年之際，發(fā)布相關進展，被稱為歐洲超算領域關鍵節(jié)點。按照 EPI 規(guī)劃，該系列芯片將于 2021 年投入使用。

EPI 計劃在歐洲高效能運算（High Performance Computing, HPC）中扮演主要角色，集結(jié)來自歐洲 10 國的 27 家企業(yè)與機構(gòu)，旨在開發(fā)低功耗微處理器，確保歐洲在 HPC 方面，可與美國、中國、日本并駕齊驅(qū)。

歐洲聯(lián)盟傷心超算 500 強

理想很美好，但現(xiàn)實卻很骨干。橫向比較歐洲與其他主流超算地區(qū)，在自主研發(fā)與應用落地等方面，仍存在較明顯差距。

?超算 500 強前 10 位 圖源?|?Top500 官網(wǎng)

完整版請進入：https://www.top500.org/list/2019/11/?page=1

2019 年 11 月 19 日，最新全球超級計算機 500 強榜單發(fā)布，以前十名為例，歐洲占兩席（瑞士的 Piz Daint 與德國的 SuperMUC – NG），制造商分別為 Cray（美國）與聯(lián)想。相反，美國占最多席位，共 5 家公司入榜，分別為 Summit，Sierra，F(xiàn)rontera，Trinity 與 Lassen；來自中國的神州太湖之光與天河二號分別位列第三與第四位。

從 500 強榜單數(shù)量來看，中國境內(nèi)有 228 臺超算上榜，蟬聯(lián)上榜數(shù)量第一，比半年前的榜單增加 9 臺；美國以 117 臺位列第二。從總算力上看，美國超算占比為 37.1%，中國超算占比為 32.3%。

處理器方面，英特爾依然占據(jù)絕對領先位置，超算前 500 強中，共有 95.2%的項目使用英特爾 CPU；加速器方面，共有 48%的超算使用英偉達的 GPU，其中，包括全球排名第一的美國超算項目 Summit。

值得一提的是，相較于英國頭部超算企業(yè)合作國外廠商而言，以太湖之光為代表的中國企業(yè)，目前均可實現(xiàn)自主研發(fā)。

中國超算處理器自研魄力與成果

太湖之光由中國國家并行計算機工程技術研究中心（NRCPC）開發(fā)，安裝于無錫國家超級計算中心。太湖之光的的計算節(jié)點能耗約為 15.3 兆瓦，其搭載的是國產(chǎn)處理器申威 26010。申威 26010 采用了“CPU+加速器”的方案（管理核心+運算核心），為 64 位 RISC（主頻 1.45GHz），擁有 260 個處理核心和 4 個內(nèi)存控制器。

處理器包括四個核心組，每組有 65 個內(nèi)核，由 8×8 Mesh 架構(gòu)計算集群（CPE）、一個管理單元（MPE）、一個內(nèi)存控制器（MC）組成。其中，MPE 和 MC 也可以被當作獨立的處理核心，前者負責系統(tǒng)管理和通訊，后者則用于浮點運算，單個內(nèi)存（128bit 的 DDR3）帶寬為 34GB/s，因此整個處理器提供了 136.5GB/s 的帶寬。

圖源 | 網(wǎng)絡

此外，天河二號由中國國防科技大學（NUDT）開發(fā)并部署，依托中國廣州國家超級計算機中心的系統(tǒng)，以每秒 6.14 億億次的浮點運算速度排名第四。搭載英特爾 Xeon 處理器，運行的是基于 Linux 的麒麟系統(tǒng)，創(chuàng)新性地采用了異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)。天河二號的計算節(jié)點能耗約為 18 兆瓦，加上散熱系統(tǒng)的整體能耗在 20 兆瓦以上。

由于其使用的不是國內(nèi)自研的處理器，所以在處理器方面受到國外的制約，2015 年 4 月 9 日，美國商務部發(fā)布報告，決定拒絕英特爾公司向中國的國家超級計算廣州中心出售至強芯片用于天河二號系統(tǒng)升級的申請，這也是它與太湖之光最大的差距。

超算處理器三分天下如夢一場

綜上，不難看出，雖然歐洲啟動 EPI 計劃，目標劍指超算中的核心處理器部分，直接挑戰(zhàn)英特爾在該領域的霸主地位。

圖源 | 英特爾官網(wǎng)

?

雖然英國老牌半導體 IP 廠商 Arm，曾第一次直接出現(xiàn)在 2018 年 11 月份的 500 強榜單中，其與惠普合作，為劍橋公司打造代號為 Astra 的超級電腦，被運用于美國核能安全委員會，該項目最終排名第 205 位，但是 Arm 作為底層架構(gòu)王者，拉通前后端產(chǎn)業(yè)鏈，并非其聚焦與擅長的領域。

商業(yè)角度來看，加入 EPI 計劃，之于 Arm 也是開辟新型市場的機會，同時也可兼顧與英特爾的合作關系，縱使可能 Rhea 家族與 Intel 在超算領域兵刃相接，也絲毫不會影響 Arm 營收分毫。

中國太湖之光自 2016 年起放棄使用 Intel，并對接自主研發(fā)的處理器平臺。即使歐洲如計劃于 2021 年推出 Rhea 處理器，相較于中國也落后至少 5 年。

但是，歐洲集結(jié)區(qū)域內(nèi)半導體行業(yè)頭部企業(yè)，合理構(gòu)建超算處理器生態(tài)，后續(xù)在商業(yè)推廣與項目落地方面，可能存在相當優(yōu)勢。隨著 2021 年第一代處理器問世，歐洲是否可改變目前在超算領域的窘?jīng)r，拭目以待。
?