美國封鎖對華超算技術出口：出什么事了？（下）

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

中國的超算技術發(fā)展在過去幾年可謂順風順水。國家建立了四大超算技術中心，曙光、天河又屢次拿下業(yè)界Top500排行榜性能冠軍，風頭一時無兩。其中，國內研發(fā)機構與Intel、Nvidia的合作為國產超算的發(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。

最關鍵的變化是異構計算的崛起。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號已經跑完了測試項目，準備進入商業(yè)運行階段。彼時負責天河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，很順利地進行了系統(tǒng)代碼部署。如果沒有這層合作關系，不僅天河的工期會大大延后，由于異構計算的復雜性國防科大也很難獨立完成超算的軟件調試優(yōu)化任務。

美國意識到了異構計算時代芯片企業(yè)與超算制造方合作的重要性。只要掐斷美國企業(yè)和中國機構的合作關系，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；缺乏芯片設計商的指導，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芯片取代進口技術嗎？

中國很早就開始研制自主知識產權的超算用芯片，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，且首批產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計的飛騰CPU，但只用在互聯(lián)網(wǎng)絡，沒有承擔計算任務。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CPU的內存性能都很不理想，大大限制了實際應用的表現(xiàn)。這就是為什么國產超算依舊青睞進口芯片，而對國產芯片不甚感冒的原因。

倘若用這些國產芯片取代進口的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)絡技術無法支持數(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)展出頂尖的異構計算技術。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。過去幾年來國內研究機構在這幾項技術領域只是有一定探索，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、能源效率等指標都不會很高。

進口芯片不再容易，國產技術短時間難以成熟，中國的超算產業(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。

但是美國的技術封鎖將大大刺激中國政府的相關政策：即使是為了“爭口氣”，中國也會向幾大芯片研究機構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的依賴。國產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業(yè)就會崛起為不可忽視的力量，不僅在超算領域，而是在服務器、PC、移動設備產業(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。

雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經授權禁止轉載。詳情見轉載須知。