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對于碼字工來說，如果(guo)靈(ling)感缺(que)乏，上(shang)極術社(she)(she)區(qu)溜達溜達，總會有收(shou)獲(huo)。筆者在極術社(she)(she)區(qu)的(de)最新推(tui)薦欄目中(zhong)，發(fa)現東(dong)數西算設施白(bai)皮書(shu)的(de)閱讀量和下載量都非常高。作為國家級的(de)算力工程，東(dong)數西算的(de)未來發(fa)展備(bei)受關(guan)注。

今年開年，國家(jia)(jia)發(fa)改委聯合多部門宣(xuan)布同意東數(shu)西算工程的建設，包括在京津冀、成渝(yu)、內(nei)蒙古、貴州、寧夏等八(ba)地啟動建設國家(jia)(jia)算力(li)樞紐節(jie)點，并規(gui)劃張家(jia)(jia)口集(ji)(ji)群(qun)(qun)等10個(ge)國家(jia)(jia)數(shu)據中心集(ji)(ji)群(qun)(qun)。

數(shu)(shu)據中心是(shi)促進5G、人工智能、云計算等新一代(dai)數(shu)(shu)字(zi)技術發展的數(shu)(shu)據中樞和(he)算力(li)載體(ti)，助推著數(shu)(shu)字(zi)經濟的增長。對于數(shu)(shu)據中心來說，核心的構成——芯(xin)片(pian)，可謂其最為關鍵的組成部(bu)分。

數據中(zhong)心作為國家數字經濟發展(zhan)戰(zhan)略的重要部(bu)分，其集成化、綠色化、智能(neng)化的發展(zhan)，對于芯(xin)(xin)片(pian)也提(ti)出了許多(duo)要求。很多(duo)讀者(zhe)都(dou)比較關心東(dong)數西(xi)算工程驅(qu)動下芯(xin)(xin)片(pian)的發展(zhan)情況(kuang)。

東數西算(suan)，這個大(da)規(gui)模算(suan)力工程的實施(shi)，推動(dong)著高算(suan)力、高性能芯片的市(shi)場(chang)(chang)發展。在國際局(ju)勢的復雜變化中，對于(yu)國產(chan)芯片廠商來(lai)說(shuo)，該如何(he)突圍拿下市(shi)場(chang)(chang)呢？

01

新型數據中心的芯需求

作(zuo)為(wei)數(shu)(shu)(shu)字經(jing)濟(ji)的(de)(de)重(zhong)要“基(ji)礎底座”，數(shu)(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心在經(jing)濟(ji)和社會發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)中(zhong)(zhong)(zhong)扮演著重(zhong)要的(de)(de)角色。同時，數(shu)(shu)(shu)字經(jing)濟(ji)的(de)(de)全面開啟(qi)與綠色可持續的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)需求(qiu)(qiu)，對數(shu)(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心提出(chu)了(le)更新、更高的(de)(de)要求(qiu)(qiu)。《新型數(shu)(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)三年(nian)行動計(ji)劃（2021-2023年(nian)）》《“十(shi)四五”信(xin)息通信(xin)行業發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)規(gui)劃》等在內的(de)(de)多(duo)份政(zheng)(zheng)策性文件指出(chu)，新型數(shu)(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心要從(cong)高技術(shu)、高算力、高能效和高安全四大方面出(chu)發(fa)(fa)，實(shi)現高質量發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)。在政(zheng)(zheng)策的(de)(de)要求(qiu)(qiu)與指引下(xia)，數(shu)(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心迎(ying)來了(le)革新，對芯片也(ye)有(you)了(le)新的(de)(de)需求(qiu)(qiu)。

東數西(xi)算(suan)工程是(shi)重要的(de)(de)新型算(suan)力(li)基(ji)礎設施，在(zai)助力(li)千行百業(ye)數字(zi)化轉型的(de)(de)過程中，芯(xin)片(pian)是(shi)基(ji)礎。數字(zi)經(jing)濟的(de)(de)發展離(li)不開數據的(de)(de)驅(qu)動，其中涉及許多政府、金融、通信等行業(ye)的(de)(de)敏(min)感(gan)數據。底層算(suan)力(li)設施對(dui)CPU的(de)(de)首要需求(qiu)是(shi)信息安全保障。

其次是(shi)高性能(neng)的(de)需(xu)求(qiu)。數(shu)(shu)(shu)據中(zhong)心可以對(dui)數(shu)(shu)(shu)據進行集(ji)中(zhong)的(de)管理，也(ye)就是(shi)數(shu)(shu)(shu)據的(de)交換、計算、存儲等(deng)。其中(zhong)計算是(shi)數(shu)(shu)(shu)據中(zhong)心的(de)核(he)心功能(neng)。芯片性能(neng)的(de)提升，不僅帶來智(zhi)能(neng)化(hua)與高效的(de)服務，也(ye)能(neng)助力數(shu)(shu)(shu)據中(zhong)心的(de)綠色(se)化(hua)發(fa)展。

據(ju)前瞻產業研究院數據(ju)，數據(ju)中心的(de)(de)耗(hao)能部(bu)分主(zhu)要包括IT設(she)備(bei)(bei)、制冷系(xi)(xi)(xi)統(tong)、供配電系(xi)(xi)(xi)統(tong)、照明系(xi)(xi)(xi)統(tong)及其他(ta)設(she)施。由服(fu)務(wu)器、存(cun)儲和網絡通信(xin)設(she)備(bei)(bei)等所構成的(de)(de)IT設(she)備(bei)(bei)系(xi)(xi)(xi)統(tong)所產生(sheng)(sheng)的(de)(de)功(gong)(gong)(gong)耗(hao)約(yue)占(zhan)數據(ju)中心總功(gong)(gong)(gong)耗(hao)的(de)(de)45%，其中服(fu)務(wu)器系(xi)(xi)(xi)統(tong)約(yue)占(zhan)50%，存(cun)儲系(xi)(xi)(xi)統(tong)約(yue)占(zhan)35%，網絡通信(xin)設(she)備(bei)(bei)約(yue)占(zhan)15%，空調系(xi)(xi)(xi)統(tong)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)功(gong)(gong)(gong)耗(hao)約(yue)占(zhan)數據(ju)中心總功(gong)(gong)(gong)耗(hao)的(de)(de)40%。我(wo)們可(ke)以看到，對(dui)數據(ju)中心IT設(she)備(bei)(bei)服(fu)務(wu)器系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)升級對(dui)數據(ju)中心的(de)(de)低碳化(hua)發展(zhan)意義重大(da)。服(fu)務(wu)器性能與功(gong)(gong)(gong)耗(hao)的(de)(de)優化(hua)，就意味(wei)著單位能耗(hao)的(de)(de)降(jiang)低。

最后是與(yu)(yu)(yu)其他技術(shu)的(de)融合。比如與(yu)(yu)(yu)密(mi)(mi)碼學技術(shu)的(de)融合，可以(yi)保障數據的(de)安全(quan)隱私。數據中心流量的(de)激增(zeng)，安全(quan)問題(ti)的(de)復雜程度與(yu)(yu)(yu)范圍都變大了。傳統用(yong)軟件進行加解(jie)密(mi)(mi)的(de)計算(suan)非常消耗CPU。通(tong)過(guo)將安全(quan)技術(shu)與(yu)(yu)(yu)專用(yong)的(de)模塊硬件或DPU連接(jie)，將過(guo)去(qu)在CPU的(de)算(suan)法(fa)去(qu)卸(xie)載到專用(yong)引(yin)擎上，可以(yi)釋放(fang)CPU內存(cun)的(de)同時提升(sheng)加解(jie)密(mi)(mi)性能。

高性能(neng)、易融合(he)等這些新型數(shu)(shu)據中(zhong)心主要(yao)的芯需求(qiu)(qiu)，也為國產芯片(pian)廠商的發展勾(gou)勒出高性能(neng)芯片(pian)的大(da)致方向。結合(he)自(zi)身的優勢特長(chang)，芯片(pian)廠商需要(yao)在數(shu)(shu)據中(zhong)心如火如荼的發展中(zhong)尋(xun)求(qiu)(qiu)突圍(wei)。

02

競技場的突圍之路

數據中心的(de)(de)集成化發展，處理(li)的(de)(de)數據、資源的(de)(de)管理(li)任務變得復雜。這也對芯片的(de)(de)數據處理(li)能力提出了要求：更大(da)的(de)(de)帶寬與(yu)更大(da)的(de)(de)存儲(chu)。

數據的(de)(de)整合傳(chuan)輸、分布式(shi)計(ji)算等也是必不可(ke)少的(de)(de)方(fang)式(shi)。在復雜(za)的(de)(de)國際局勢(shi)中，外部的(de)(de)供(gong)應環境多變。對于國產芯(xin)片廠(chang)(chang)商(shang)(shang)(shang)來說，要達到像國外技術標(biao)準(zhun)較高的(de)(de)芯(xin)片水準(zhun)，國產芯(xin)片廠(chang)(chang)商(shang)(shang)(shang)一方(fang)面需(xu)要在芯(xin)片底層架構的(de)(de)創(chuang)新(xin)、制程工藝方(fang)面等方(fang)向發力。現有(you)(you)的(de)(de)指令集(ji)架構，海外巨(ju)頭更(geng)加具(ju)有(you)(you)優勢(shi)。在架構設計(ji)方(fang)面，國內芯(xin)片廠(chang)(chang)商(shang)(shang)(shang)還有(you)(you)升(sheng)級(ji)增長的(de)(de)空間。通過底層架構的(de)(de)創(chuang)新(xin)與制程工藝的(de)(de)迭代(dai)來實現計(ji)算效率的(de)(de)數量(liang)級(ji)提(ti)升(sheng)。

一(yi)(yi)些芯片(pian)廠商(shang)趟(tang)上了(le)這條(tiao)道(dao)路。國內某芯片(pian)廠商(shang)的(de)(de)(de)DPU已經(jing)流片(pian)。傳(chuan)統數(shu)據(ju)中(zhong)心以CPU為核(he)心架構，DPU的(de)(de)(de)出(chu)現以更專(zhuan)的(de)(de)(de)性能滿足數(shu)據(ju)中(zhong)心計算(suan)(suan)、數(shu)據(ju)處理等需求。隨(sui)著軟硬件架構的(de)(de)(de)深入融合(he)發展(zhan)，DPU將會成為眾廠商(shang)爭先發展(zhan)的(de)(de)(de)下一(yi)(yi)代數(shu)據(ju)中(zhong)心核(he)心計算(suan)(suan)單元。

當然，現(xian)實的情況并不是(shi)所有的芯(xin)片(pian)廠商(shang)(shang)都(dou)可(ke)以完(wan)成(cheng)獨立完(wan)成(cheng)芯(xin)片(pian)架構(gou)設計(ji)(ji)與研發。應用成(cheng)熟(shu)設計(ji)(ji)模塊(kuai)的IP或產品服務(wu)(wu)也(ye)是(shi)許多企業的選擇(ze)。例如可(ke)供選擇(ze)的第三(san)方IP企業安謀科技(ji)、銳成(cheng)芯(xin)微等。安謀科技(ji)提供的IP設計(ji)(ji)與自(zi)研產品，可(ke)以為許多芯(xin)片(pian)廠商(shang)(shang)定制(zhi)高性(xing)能(neng)芯(xin)片(pian)并提供服務(wu)(wu)。從(cong)手機、PC乃至排名世界第二的超級計(ji)(ji)算機富岳，都(dou)能(neng)看到基于(yu)Arm架構(gou)的高性(xing)能(neng)芯(xin)片(pian)。借助(zhu)這些(xie)第三(san)方廠商(shang)(shang)的勢能(neng)，國產芯(xin)片(pian)廠商(shang)(shang)也(ye)可(ke)以更快地迭代(dai)創新。

在數據(ju)中(zhong)心處(chu)理器(qi)之外(wai)，芯(xin)片(pian)廠商的(de)(de)思路也(ye)可以前置(zhi)到(dao)數據(ju)流入數據(ju)中(zhong)心前的(de)(de)各(ge)大邊(bian)(bian)緣(yuan)設(she)備(bei)中(zhong)，在各(ge)類邊(bian)(bian)緣(yuan)處(chu)理器(qi)上發(fa)力。廠商可以考慮通(tong)過提(ti)升(sheng)(sheng)邊(bian)(bian)緣(yuan)設(she)備(bei)CPU性能、降低(di)集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)SOC芯(xin)片(pian)功(gong)耗(hao)等(deng)，整體提(ti)升(sheng)(sheng)邊(bian)(bian)緣(yuan)設(she)備(bei)計算(suan)(suan)的(de)(de)能力，減輕數據(ju)中(zhong)心處(chu)理數據(ju)的(de)(de)壓力。比(bi)如(ru)在一些高功(gong)耗(hao)場(chang)景(jing)中(zhong)，通(tong)過高度集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)化、低(di)功(gong)耗(hao)的(de)(de)設(she)計，將各(ge)類接(jie)口集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)在單芯(xin)片(pian)中(zhong)，定制化算(suan)(suan)法來降低(di)功(gong)耗(hao)；設(she)計通(tong)用處(chu)理器(qi)作為專用設(she)備(bei)，為一些場(chang)景(jing)提(ti)供算(suan)(suan)力服務，提(ti)升(sheng)(sheng)邊(bian)(bian)緣(yuan)設(she)備(bei)的(de)(de)算(suan)(suan)力等(deng)。

對(dui)于芯(xin)(xin)片(pian)(pian)廠(chang)商來說，也需(xu)(xu)要重視產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈上下游的(de)協同。芯(xin)(xin)片(pian)(pian)產(chan)(chan)業(ye)(ye)的(de)整體產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈條(tiao)冗長(chang)，覆蓋的(de)門(men)類廣。許多(duo)國產(chan)(chan)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)廠(chang)商，較為擅長(chang)的(de)是(shi)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)設計的(de)能(neng)(neng)力(li)，但產(chan)(chan)能(neng)(neng)方(fang)面的(de)能(neng)(neng)力(li)欠(qian)缺。高性能(neng)(neng)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)行業(ye)(ye)的(de)發展需(xu)(xu)要產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈上下游的(de)協同。廠(chang)商可以(yi)選擇通過戰略合作、產(chan)(chan)品技術支持、協作項目等形式，推動行業(ye)(ye)軟硬件、解(jie)決方(fang)案、工(gong)具(ju)鏈、行業(ye)(ye)標準等生態環(huan)節的(de)發展，最終實現促進自身的(de)迭(die)代。

這些突(tu)圍路徑落在紙面(mian)上(shang)討(tao)論看起來輕飄飄，對于國產(chan)芯片(pian)的(de)發(fa)展來說，都是大山一(yi)樣的(de)存在，難以翻(fan)越。在半導體這個行業(ye)里(li)，市場格局一(yi)旦定(ding)型(xing)，幾乎就很難打破。每一(yi)個產(chan)業(ye)突(tu)破與難點的(de)展開，都需要堆砌大量的(de)資(zi)源與創(chuang)新。國產(chan)芯片(pian)的(de)突(tu)圍道阻且長。而面(mian)臨未來算力網絡的(de)部署(shu)，也有不少的(de)問(wen)題待解決。

03

算力網絡中的“大考”

隨(sui)著數據中(zhong)心(xin)(xin)節(jie)點(dian)的(de)(de)部署完成，算(suan)(suan)力(li)網絡的(de)(de)構建也在推進(jin)中(zhong)。中(zhong)國(guo)算(suan)(suan)力(li)網智算(suan)(suan)網絡已經上線。東數西算(suan)(suan)的(de)(de)樞紐節(jie)點(dian)，各(ge)地的(de)(de)智算(suan)(suan)中(zhong)心(xin)(xin)、超算(suan)(suan)中(zhong)心(xin)(xin)未來都會陸(lu)陸(lu)續續并入到算(suan)(suan)力(li)網絡中(zhong)，形成一張(zhang)隨(sui)時(shi)取(qu)用算(suan)(suan)力(li)的(de)(de)便(bian)捷大網。

對(dui)于(yu)數(shu)(shu)(shu)據(ju)中心來說，未(wei)來分布式的數(shu)(shu)(shu)據(ju)中心節(jie)點將由算(suan)(suan)力網絡連接(jie)起來，統籌分配(pei)和調度計算(suan)(suan)任務，實現算(suan)(suan)力價(jia)值的最(zui)大化。面對(dui)復雜多變的數(shu)(shu)(shu)據(ju)跨(kua)節(jie)點傳輸與調度等，國產(chan)芯片廠(chang)商還需要解決這(zhe)幾(ji)方(fang)面的問題。

供(gong)需雙方的(de)交流與(yu)匹配。面(mian)對不(bu)同規(gui)模的(de)數據(ju)中心與(yu)多(duo)種功能的(de)芯片，雙方的(de)需求信息較為(wei)模糊，芯片廠商需要解決(jue)與(yu)數據(ju)中心方溝通不(bu)充分的(de)問題(ti)，最終實現互(hu)相匹配契合的(de)需求與(yu)服(fu)務。

數據跨數據中心節點的調度與流(liu)動，對芯(xin)片(pian)的性能如(ru)壓(ya)縮(suo)、解壓(ya)能力的提升(sheng)有(you)一定的要(yao)求。海(hai)量的數據需要(yao)在傳輸前壓(ya)縮(suo)，在存(cun)儲前解壓(ya)，需要(yao)芯(xin)片(pian)廠(chang)商提升(sheng)芯(xin)片(pian)無損壓(ya)縮(suo)的技(ji)術。

通用的邊(bian)緣算(suan)力產品方案(an)。邊(bian)緣計算(suan)的場(chang)景(jing)多，設(she)備多，需(xu)求量大，對(dui)CPU性(xing)能(neng)與(yu)功耗要求較(jiao)高。比如面對(dui)算(suan)力要求較(jiao)高的場(chang)景(jing)工業互聯(lian)網(wang)、遠程醫療、智(zhi)能(neng)汽車等，芯片廠商需(xu)要提(ti)供更加通用的邊(bian)緣算(suan)力產品方案(an)。提(ti)升邊(bian)緣設(she)備服務器的適配性(xing)與(yu)易(yi)用性(xing)，便于實現端(duan)到端(duan)的自動化部署。

東數(shu)西算工程(cheng)，會給高性能(neng)芯(xin)片(pian)市場會帶來波動，但不會帶來產能(neng)井(jing)噴(pen)式的(de)(de)發(fa)展。更多的(de)(de)層面(mian)是對(dui)芯(xin)片(pian)本身性能(neng)方面(mian)的(de)(de)提升，也就是從算法和硬件(jian)兩個方面(mian)的(de)(de)同(tong)時優化。芯(xin)片(pian)廠(chang)商需要提升自身軟硬件(jian)協同(tong)的(de)(de)能(neng)力。

圍繞著(zhu)數據中(zhong)心(xin)，東數西算(suan)(suan)工程與一(yi)體化算(suan)(suan)力網絡(luo)的(de)建(jian)設，這些算(suan)(suan)力設施的(de)構建(jian)帶來機(ji)遇的(de)同時挑戰也(ye)不(bu)少，留給國產芯(xin)片(pian)廠商突(tu)圍的(de)時間(jian)緊(jin)迫。這是場(chang)對芯(xin)片(pian)廠商的(de)綜合大考(kao)。既要(yao)快速上馬，服務好(hao)東數西算(suan)(suan)工程，也(ye)需要(yao)在這個競技場(chang)中(zhong)留下來交(jiao)出答卷。這場(chang)戰役中(zhong)，沒有喘息的(de)空間(jian)。復雜多變的(de)芯(xin)片(pian)市(shi)場(chang)，各路隊伍已經集結(jie)完畢，向著(zhu)內(nei)心(xin)描繪(hui)出的(de)藍圖開啟了沖(chong)刺跑。