2015年4月,美國商務部決定對中國四家國家超級計算機中心禁售至強PHI計算卡,一石激起千層浪。
有人信誓旦旦地表示天河超算將無芯可用,要完蛋了;有人表示這種禁售不具備可操作性,幾個皮包公司就能解決中國超算對CPU的需求;也有人表示美國禁售是中國自主技術發展的大好機遇,西方封鎖什么,幾年后,中國在該領域取得技術突破的歷史將再現;更有人表示,中國超算只是拿國外CPU做的組裝貨,不具備科技含量。
今年8月,德國萊比錫市發布的第43屆世界超級計算機500強排行榜,而11月10日至11月12日,在無錫召開的HPC China 2015大會發布的TOP100上,天河2號在兩個排行榜上依舊雄踞榜首。
時隔半年,天河、曙光等100P超算建設方案相繼進入公眾視野,用實踐證明了美國禁運至強PHI并未對中國超算建設產生多大影響。其實,在過去半個世紀的時間里,歷史已經證明了毛澤東同志的那句話——“封鎖吧,封鎖他十年八年,中國的問題就解決了”。
技術封鎖無法阻礙中國技術進步
自60年代以來,美國和蘇聯同時對中國進行技術封鎖,使中國只能走獨立自主、自力更生的發展道路。正如赫魯曉夫撤走了蘇聯援華專家后,逼著中國憑借自己的能力搞出了“兩彈一星”,美國和蘇聯同時技術封鎖下,逼著中國憑借自己的力量做出了獨立自主的半導體產業。
在60年代,歐美和蘇聯都認為在對中國技術封鎖后,中國做不成晶體管,無法制造出自己的晶體管計算機。而中國人民解放軍軍事工程學院四系四○四教研室康鵬于1962年成功研發出“隔離-阻塞振蕩器”,成功解決了晶體管的穩定性問題,“隔離-阻塞振蕩器”問世后,109廠遂開始量產晶體管,使中國比美國近晚八年進入晶體管時代,有力地回擊了西方和蘇聯的質疑。
接下來更是捷報頻傳——
1965年,中國自主研制的第一塊集成電路在上海誕生,只比美國晚了5年進入集成電路時代;
1972年,自主研制的大規模集成電路在四川永川半導體研究所誕生,比美國晚4年實現了從中小集成電路發展到大規模集成電路的跨越;
截至70年代末,中國從一窮二白,重工業基礎幾乎為零的農業國,依靠前輩們“獻完青春獻子孫”的奉獻精神和“一萬年太久,只爭朝夕”的拼搏精神,奮起直追,并將和美國的技術差距縮短到5年。
中國科研人員和產業工人發揚自力更生、自強不息的精神,建成了中國自己的半導體工業,掌握了從單晶制備、設備制造、集成電路制造的全過程技術。在當時,只有美國、蘇聯掌握從單晶制備、設備制造、集成電路制造的全過程技術(當時日本技術很強,但個別領域被美國閹割)。
在改革開放后,因奉行“市場換技術”、“造不如買、買不如租”理論,毛澤東時代積累下的家底被敗得精光,技術人才要么流失到國外,要么去大學教書,有的甚至被調去看守機房,毛澤東時代培養起來的技術人才流失殆盡。
至80年代末,以聯想為代表的計算機企業奉行“貿工技”路線,只從事低附加值的微型計算機組裝,中國憑自己的技術已經很難生產出一臺計算機了。
在中國喪失獨立自主研發制造計算機的能力后,1989年,美國政府嚴格限制對中國出口高性能計算機,除了采購價格高昂外,還要把計算機放在透明的玻璃房中,由美國人監控,鑰匙在美國人手中,每次使用的用途都要向美國人請示,并由美國人核準使用。
痛定思痛后,中國重啟高性能計算機研發項目,1992年銀河2誕生。1993年,曙光1號誕生,曙光1號研制成功后3天,西方解除對中國高性能計算機出口限制。
因此,技術封鎖其實是件好事,建國以來的這段歷史就可說明:只要西方技術封鎖,國內買辦和國外勢力就不可能用“市場換技術”、“造不如買、買不如租”的方式來扼殺自主技術。
那么,中國的人力物力財力將全部投入到自主技術的研發中,輔以中國全世界最齊全的工業部門和扎實的工業基礎,加上中國龐大的市場和豐富的資源(資源總量,不是人均資源),就能做到“封鎖什么,解決什么”,所以從長期來看,技術封鎖是好事。
禁售后對中國超算影響幾何
就在美國對華禁售用于超算的至強PHI后,國防科大先后對外發布了自主研發的“火星”和矩陣2000。
關于“火星”的詳細介紹可以參看中科院計算機工程師文章:《想挑戰英特爾的國產芯片Mars 為什么飽受質疑?》。
“火星”將于今年年底前流片,“火星”兼容ARM V8指令,微結構被命名為“小米”,“小米”是一個優于ARM cortex A72的微結構;“火星”擁有64核心,主頻達2G,理論雙精浮點計算能力是512Gflops;為了應對訪存密集型運算,“火星”擁有32M二級緩存、128M三級緩存和16通道內存,205G/s理論內存帶寬,芯片上還有32個PCI-e 3.0通道,非常適合充當超算計算節點主核心;計劃由中芯國際代工生產,制程工藝28nm,功耗120W——在制程工藝落后Intel兩代的情況下,做到功耗比E5還小,實屬不易;雖然“火星”單核性能較弱,但依靠核心數量優勢,在Spec 2006跑分中,多核整數分數達672,浮點分數585,足以和Intel的Xeon E5 2699v3相媲美。很明顯,“火星”就是為替代計算節點中的E5而設計的。
矩陣2000采用40nm制程工藝,擁有16核,主頻1G,雙精浮點2.4Tflops,功耗為200W——矩陣2000的性能功耗比不僅大幅超越第一代至強PHI(2.4T/200W 對比 1T/300W),還略優于第二代至強PHI(2.4T/200W 對比 3T/300W),而且這還是在矩陣2000采用40nm制程工藝,大幅落后于第二代至強PHI計算卡的14nm制程工藝下取得的成績。因此,矩陣2000完全能替代至強PHI計算卡,而且還有非常大的潛力可以挖掘。
根據國防科大公布的資料,因保留了天河2號的主體I/O結構,天河2A的計算節點主處理器依舊使用E5-2692 V2(用“火星”要重新設計,改動太大,分步走更穩妥),計算節點增加到18000個,按照一個計算節點需要2個E5和3個加速器來計算,天河2A需要36000片E5和54000片矩陣2000,僅54000片矩陣2000的理論浮點峰值就可以達到129.6Pflops。
(GPDSP)
顯而易見,只要國防科大適當保證GPSDP的效率,GPDSP就會非常具有競爭力,使用矩陣2000替換至強PHI計算卡后,天河2A號的整機效率較天河2號會有較大提升,理論浮點性能將會得到質的飛躍,并有望再度蟬聯TOP500排行榜第一的寶座。
曙光公司設計的新一代超級計算機系統——曙光7000將從處理器、高速通信網絡、大規模存儲系統、系統軟件到應用軟件全面采用自主技術,安全可控,性能也將超越100P。
某超算全面采用自主技術,性能功耗比、整機效率、理論峰值等性能參數更是無與倫比——超算系統峰值幾乎是天河號的2倍;超算系統整機效率比天河2號高16%;超算系統性能功耗比是天河2號的2.5倍,根據2015年6月發布的Green500排行榜,該超算能直接排進前五。超算建成后,將面向醫療服務、生物醫藥、海洋科學、現代農業、油氣勘探、氣候氣象、金融分析、信息安全、工業設計、動漫渲染等領域提供計算和技術支持服務,為中國科技創新和經濟發展提供平臺支撐。
因此,美國禁售至強芯片后,最多只對天河2號的升級造成了延誤,并未對中國其他超算發展產生太多影響,而且禁售后,反而堅定了中國做自主技術的信心,對做出自主技術更有利。
對華禁售至強芯片的結果很可能適得其反
國防科大早在2013年就申請了不少GPDSP的專利,可能將用作至強PHI的替代品。因此,美國情報部門不可能不知曉國防科大正在研發GPDSP來替代至強PHI,那為何美國還要做此無用功呢?
因為禁售至強芯片根本不是針對中國的超算建設,而是更多的包含政治色彩和情報刺探。
禁售至強芯片既是是一種刺探,從中國對美國禁售至強芯片的反應來刺探中國自主芯片的發展進度和成熟度,試探中國是否具有替換美國芯片的技術實力;
禁售至強芯片又是美國政治敲打中國組合拳的一部分,隨著中國綜合國力不斷提升,特別是自中國在東海劃定防空識別圈,在南海填島并部署越來越強大的海空力量后,成為美國的亞太再平衡戰略的心腹大患,美國通過經濟上、輿論上、技術上等各種方式的限制來警告中國不要玩得太過火,用無形大棒敲打中國,而禁售至強芯片,顯然是其中的一部分。
但禁售至強芯片著實不是一步好棋——至強芯片在失去了中國這個大客戶后,不僅銷量倍減而成本更高,更對Intel公司造成了巨大的經濟損失。
更重要的是,禁售使國內某些信奉“造不如買”的人如喪考妣,無法再像過去那樣扯自主技術的后腿,堅定了中國用自主技術替代國外技術的決心,集中更多的資源和精力用于矩陣2000和國產眾核芯片對至強PHI計算卡的替換,加速中國超算在芯片方面國產化的進程。