美國封鎖對華超算技術(shù)出口：出什么事了？（下）

據(jù)《華爾街日報》報導(dǎo)，美國政府剛剛下發(fā)了對中國超算技術(shù)的出口禁令。這則禁令無疑令中國的超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展蒙上了一層陰影。

中國的超算技術(shù)發(fā)展在過去幾年可謂順風(fēng)順?biāo)医⒘怂拇蟪慵夹g(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)頭一時無兩。其中，國內(nèi)研發(fā)機構(gòu)與Intel、Nvidia的合作為國產(chǎn)超算的發(fā)展貢獻了很大力量，那么為何過去對這類合作并無限制的美國政府會突然宣布對華技術(shù)封鎖呢？

以往超算的核心芯片大都可以在公開市場買得到，不可能被徹底禁運。多年以來美國也因為此一直沒有對中國的超算技術(shù)發(fā)展加以干涉。但是隨著業(yè)界形勢的變化，一些新的狀況出現(xiàn)了。

最關(guān)鍵的變化是異構(gòu)計算的崛起。過去超算主要使用常見的Xeon CPU搭建，而現(xiàn)在的高性能HPC往往會搭載大量的專用計算芯片，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。超算研究機構(gòu)為了加快研制速度往往會與芯片企業(yè)合作，提前半年甚至更久拿到未上市的新一代計算芯片，并在后者幫助下進行系統(tǒng)編譯優(yōu)化工作。

國產(chǎn)天河2號超算就是與Intel合作，提前數(shù)月拿到了Xeon Phi計算卡并完成了部署。待Xeon Phi正式發(fā)售時天河2號已經(jīng)跑完了測試項目，準(zhǔn)備進入商業(yè)運行階段。彼時負(fù)責(zé)天河2號項目的國防科大與Intel進行了深度溝通，獲得了大量編程指導(dǎo)，很順利地進行了系統(tǒng)代碼部署。如果沒有這層合作關(guān)系，不僅天河的工期會大大延后，由于異構(gòu)計算的復(fù)雜性國防科大也很難獨立完成超算的軟件調(diào)試優(yōu)化任務(wù)。

美國意識到了異構(gòu)計算時代芯片企業(yè)與超算制造方合作的重要性。只要掐斷美國企業(yè)和中國機構(gòu)的合作關(guān)系，即便后者能夠從公開市場買到芯片，也需要等到芯片正式發(fā)售后才能做到；缺乏芯片設(shè)計商的指導(dǎo)，中國的超算項目也很難充分利用芯片性能，進而在與美國同行的對抗中喪失優(yōu)勢。如此一來，美國便可重奪超算性能冠軍寶座，而中國會遇到不小的麻煩。以天河為例，本來今年其計劃升級到新一代Xeon Phi芯片，繼續(xù)坐穩(wěn)冠軍位置，但突如其來的禁令必然會影響原定方案。今年天河很可能會讓出性能之王的稱號了。

美國企業(yè)對禁令當(dāng)然很不滿。Intel和國防科大的合作一直愉快，天河2號也給Xeon Phi打了不少廣告。Intel還剛在IDF論壇上宣布在中國建設(shè)并行計算中心，目的就是推廣Xeon Phi。現(xiàn)在大客戶沒了，Intel的損失也不小。

那么，中國的超算項目能改用國產(chǎn)芯片取代進口技術(shù)嗎？

中國很早就開始研制自主知識產(chǎn)權(quán)的超算用芯片，先后誕生了計算所的龍芯、國防科大的飛騰和江南所的申威處理器。早在2008年，計算所曙光超算項目就計劃使用8000-10000顆龍芯3B CPU搭建第一臺國產(chǎn)千萬億次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)品問題多多性能低下基本沒有實用性，最后只部署了3000顆作研究用。國防科大的天河超算用到了科大自主設(shè)計的飛騰CPU，但只用在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，沒有承擔(dān)計算任務(wù)。江南所的申威部署在一臺神威超算中，整體計算能力不是很突出。

幾種國產(chǎn)芯片的主要問題是它們的性能遠遜于美國對手：單芯片浮點性能不過200G Flops以下，遠不如新一代Xeon E5的700G Flops，更比不上Xeon Phi、Tesla等眾核協(xié)處理器。而且這些國產(chǎn)CPU的內(nèi)存性能都很不理想，大大限制了實際應(yīng)用的表現(xiàn)。這就是為什么國產(chǎn)超算依舊青睞進口芯片，而對國產(chǎn)芯片不甚感冒的原因。

倘若用這些國產(chǎn)芯片取代進口的Xeon Phi、Tesla，需要部署十倍數(shù)量以上的計算節(jié)點才能獲得相同的性能。但現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無法支持?jǐn)?shù)以十萬計的節(jié)點高效互聯(lián)，換句話說這條路是不可行的。

想要取代進口芯片，中國必須發(fā)展出頂尖的異構(gòu)計算技術(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。過去幾年來國內(nèi)研究機構(gòu)在這幾項技術(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，制造出匹敵同時代Xeon Phi、Tesla的芯片，沒有幾年的時間和大量的資金、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)點效率、能源效率等指標(biāo)都不會很高。

進口芯片不再容易，國產(chǎn)技術(shù)短時間難以成熟，中國的超算產(chǎn)業(yè)將迎來數(shù)年的低潮期。連續(xù)幾次奪冠的輝煌在未來幾年是難以見到了，國人只能坐視美國重新坐上霸主地位。目前美國能源部分別選擇Intel、Nvidia、IBM的方案訂購了三臺20-30億億次規(guī)模的超算，將在未來兩年陸續(xù)交付。到2018年之前美國都會稱霸超算性能排行榜。

但是美國的技術(shù)封鎖將大大刺激中國政府的相關(guān)政策：即使是為了“爭口氣”，中國也會向幾大芯片研究機構(gòu)注入前所未有的資源來加快研究進度，力爭早日擺脫對美國技術(shù)的依賴。國產(chǎn)芯片會因為美國的禁運迎來大好的發(fā)展機遇，前進速度也會成倍加快。在國家推動下，數(shù)年后中國自主芯片產(chǎn)業(yè)就會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、移動設(shè)備產(chǎn)業(yè)與美國企業(yè)展開全面對抗。從這一角度來看，美國的禁運對中國長遠來看是好事一樁。沒有壓力就沒有動力，這次中國不想上也得上了。

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