$中科曙光(SH603019)$ 曙光E级超算：中科曙光主要使用X86架构的CPU。在最新的TOP500榜单里，共有曙光公司制造的63台超算。除了一台以外，其它62台全部使用英特尔的至强CPU，有些超算还使用了英伟达的Tesla加速器芯片。猛的一看，似乎这次禁运对曙光公司是致命的打击。因为英特尔和英伟达的芯片以后都买不到了。但是，曙光公司早就有了全国产化布局。秘密就在这62台之外的那一台超算上。CPU：这台型号为TC8600的超算是2018年投入使用的，它的CPU采用的是天津海光公司的Hygon Dhyana处理器，32核，2Ghz频率。天津海光公司在2016年初得到了美国AMD公司的第一代ZEN架构的永久授权，起点相当高，要知道AMD公司在2018年才推出第二代ZEN2的架构。海光3000系列CPU使用的是x86通用架构，完全支持Windows10 Pro， Windows Server2019， Linux Centos 7.x等主流操作系统，而且还有类似AMD EPYC的服务器版，最多32核64线程，基础频率2.0GHz，加速频率可达3.0GHz，而且涵盖了从4核到32核在内的多个产品线。在这次禁运公布后，海光公司无法再得到AMD新的产品架构授权，但这并不影响已经得到的授权。海光公司已经组建了超过500人的研发团队，有能力在已经得到的授权的基础上，进一步开发新的产品，提升CPU的性能。这也意味着未来X86架构的CPU在中国可能会产生硬分叉，我们将从此与美国分道扬镳，走出自己的路来。加速器芯片：而这台曙光超算的加速器芯片更有意思：它的名称为Deep Computing Processor。根据公开的新闻报道，曙光的加速器芯片是基于我国寒武纪公司的AI处理器架构研制的，全球独一无二。曙光公司的通稿上说：“2017年11月，曙光基于寒武纪低功耗深度学习处理器，率先推出PHANERON，引起业界广泛关注。时隔6个月，寒武纪发布性能更为强劲的MLU100，曙光同步升级PHANERON产品，并发布一系列搭载寒武纪MLU100的服务器产品，保持着在智能服务器领域的持续领先”这意味着曙光TC8600超算应用于AI领域将拥有极大的优势。未来曙光公司的E级超算，应该就是基于海光公司的最新CPU和曙光自己设计的PHANERON AI加速芯片的最新版本。由此也可以看出美国商务部的这次禁运，也根本影响不了曙光公司的E级超算产品。禁运可能对曙光公司的商用超算产品线的影响巨大我们还需要看到，由于曙光公司的主要产品线都是基于英特尔的CPU和英伟达的加速器芯片，在这次禁运之后，这些产品线都难以为继了。从商业层面来说，对曙光公司的影响巨大。但是好在曙光有了全国产的CPU和加速器芯片替代产品。我们可以从排名第43的曙光TC8600和排名第88位的曙光TC4600LP/W740l这两台超算的测试数据看出一些细节来：表格来源于top500.org，笔者进行整理分析曙光TC4600LP超算是基于英特尔至强CPU和英伟达Tesla加速器的产品。从以上测试数据来看，使用国产CPU和加速器的TC8600超算，在使用了3倍多的CPU核心数量以及5倍左右的加速器核心数量的情况下，跑分只不过增加到了1.4倍到1.7倍。但是功耗下降了很多，功耗效率提升了3倍多。笔者分析这主要是因为TC8600采用的AI加速器并不适合传统的浮点运算，它只是在AI运算上具有巨大优势。这也意味着，曙光公司缺乏合适的加速器芯片，来提升系统的浮点运算能力。这可能会对曙光公司的商业发展产生不利影响。也许曙光公司的未来销售重点将转向AI运算。但是，也不排除未来曙光公司开发基于国产Matrix2000加速芯片的产品。在这里必须介绍一下，为何曙光公司不能放弃X86架构的CPU。全球TOP500强的超算100%都使用Linux操作系统的不同发行版。这些版本都为各自的CPU和加速器芯片做了优化。 而在超算上跑的应用软件也会受到CPU架构的影响。从目前来看，对X86架构优化的Linux系统最成熟，应用软件最多，程序开发最容易，整个软件生态系统最成熟，稳定。而国产申威和飞腾CPU的系统则有些不足，软件工具为它们优化得少，编程也有些麻烦，系统bug也较多，整个软件生态系统只是解决了可用，离X86系统那样的好用仍然有一定距离。所以，无论从国家的战略方面，还是从曙光公司的商业前景而言，X86架构都是应该坚持做下去的。中国半导体制造技术的进步将极大地推进国产超算CPU和加速器芯片的性能中国的半导体制造业长期以来是我们最大的短板。在台积电和三星电子已经量产7纳米工艺，英特尔已经小规模量产10纳米工艺的时候，我国目前最先进的半导体制造工艺还是中芯国际的28纳米工艺。而在上面提到的国产CPU，要么使用国产较落后的工艺，自主性能够保证，但性能落后；要么在海外找半导体代工企业生产，性能可以提升，但自主性无法得到保证，说不定什么时候就会被掐脖子。但这个状态很快就要结束了。中芯国际在2018年8月的第二季度业界报告中宣布，其14纳米生产工艺取得了重大进展，第一代FinFET技术研发已经进入了客户导入阶段。而正式量产则计划在2019年中期。所以，很快，我们就会拥有自己的14纳米半导体生产工艺了。14纳米有多厉害？要知道，现在英特尔所有的台式机和服务器芯片都是14纳米的。英特尔在刚刚过去的台北电脑展上宣布会小规模量产10纳米工艺的低电压笔记本电脑处理器，并且预计未来几年14纳米仍然是它的主力工艺。只有AMD在台积电的代工下，刚刚宣布实现了CPU的7纳米工艺生产。如果国产超算CPU和加速器芯片都使用中芯国际的14纳米工艺生产，它们的性能将会得到一个飞跃。美国终将搬起石头砸自己的脚实际上，美国在2015年对中国的四大超算中心的禁运，已经砸了它自己的脚：英特尔的至强Phi加速器芯片停产。▲图为美国《个人计算机》杂志当年对美国封杀中国四大超算中心，禁止因特尔提供至强Phi加速器芯片给它们的报道笔者在这里列一些事实：中国的天河2号超算分别使用了3.2万颗Xeon E5 CPU和4.8万颗Xeon Phi加速器。对于Xeon Phi的销量，Intel CEO曾表示过2016年的目标是10万颗出货量。可见，单单我国的天河2号就能达到Intel 2016年约一半的Xeon Phi销量。2015年4月9日，美国商务部宣布对中国的四家超算中心禁运英特尔的至强Xeon处理器和至强Phi加速器芯片。2016年6月18日，至强Phi 7290/7250加速器价格直接腰斩。到2017年8月24日，英特尔宣布至强 Phi 7200系列协处理器加速卡进入停产退市进程。▲图为美国《个人计算机》杂志在当年的报道中也提到中国市场对于因特尔这一芯片的重要性，以及美国禁令将给因特尔带来沉重打击笔者毫不怀疑英特尔至强Phi加速器芯片的停产就是因为对中国的禁运。这甚至影响到了美国下一代E级超算的开发。美国的E级超算，CPU可选择英特尔和AMD的X86处理器以及IBM的Power处理器，而加速器芯片目前只有一个选择，就是英伟达的通用GPU。那么美国商务部的这次禁运会有什么结果呢？笔者相信，在我们自力更生的努力之下，几年之后，世界上会出现几个新的超算CPU生态圈，彻底打破美国的垄断。实际上，美国《纽约时报》和《华尔街日报》也都不认为美国政府的这一打击中国超算的举动会阻碍中国的发展。这两家媒体采访几位不同的美国超算专家就表示，美国政府的行为虽然短期内或给中国的超算发展带来阻碍，却也会更加坚定中国开发本土技术替换美国科技的决心。而一件必然会要发生的事，就是在2020年和2021年，中国有三台E级超算将会冲击TOP500排行榜的冠军位置，把美国超算踢下去。让美国看看，谁才是超算领域的王者！