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對于碼字工來(lai)(lai)說(shuo)，如(ru)果(guo)靈感(gan)缺乏，上極(ji)術社(she)區溜達溜達，總會有收獲。筆者(zhe)在(zai)極(ji)術社(she)區的最(zui)新(xin)推薦(jian)欄目中，發現東(dong)數西算(suan)設施白皮書(shu)的閱讀量(liang)和下載量(liang)都非常(chang)高。作(zuo)為國家(jia)級的算(suan)力工程，東(dong)數西算(suan)的未來(lai)(lai)發展備受關注。

今年(nian)開(kai)年(nian)，國(guo)(guo)家發改(gai)委(wei)聯合多部(bu)門(men)宣布(bu)同意東數西算工(gong)程的(de)建設，包括(kuo)在京津冀、成渝、內蒙古、貴(gui)州、寧(ning)夏等(deng)八(ba)地(di)啟動建設國(guo)(guo)家算力(li)樞紐(niu)節點(dian)，并(bing)規劃張家口集群等(deng)10個國(guo)(guo)家數據中心集群。

數(shu)據中(zhong)心(xin)是促進5G、人工(gong)智能、云計(ji)算等新一(yi)代數(shu)字(zi)技術發展的(de)數(shu)據中(zhong)樞和算力(li)載體，助推(tui)著數(shu)字(zi)經(jing)濟(ji)的(de)增長。對(dui)于數(shu)據中(zhong)心(xin)來說(shuo)，核心(xin)的(de)構成——芯片(pian)，可謂其最為關鍵的(de)組(zu)成部分。

數(shu)(shu)據(ju)中心作(zuo)為國家數(shu)(shu)字經濟(ji)發展戰略的(de)重要部分，其集成化(hua)、綠色化(hua)、智能化(hua)的(de)發展，對于芯(xin)片(pian)也提出了許多要求。很(hen)多讀者(zhe)都比較關心東(dong)數(shu)(shu)西算工程驅動下芯(xin)片(pian)的(de)發展情(qing)況。

東數西算，這個大規模算力(li)工程的(de)實施，推動著高算力(li)、高性(xing)能芯片(pian)的(de)市(shi)場發展(zhan)。在國(guo)際局勢的(de)復雜變化中，對于(yu)國(guo)產芯片(pian)廠商來說，該如何突圍拿下市(shi)場呢？

01

新型數據中心的芯需求

作(zuo)為數(shu)字經(jing)(jing)濟(ji)的(de)(de)(de)重要(yao)“基礎底(di)座”，數(shu)據中(zhong)心在經(jing)(jing)濟(ji)和(he)社會發(fa)展(zhan)中(zhong)扮演著重要(yao)的(de)(de)(de)角(jiao)色(se)。同時，數(shu)字經(jing)(jing)濟(ji)的(de)(de)(de)全面開啟與(yu)綠色(se)可持續的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)需求(qiu)，對(dui)數(shu)據中(zhong)心提出(chu)(chu)了(le)(le)更新(xin)(xin)、更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。《新(xin)(xin)型數(shu)據中(zhong)心發(fa)展(zhan)三年(nian)行(xing)動計(ji)劃(hua)（2021-2023年(nian)）》《“十四五”信息通信行(xing)業(ye)發(fa)展(zhan)規劃(hua)》等在內(nei)的(de)(de)(de)多份政策性文件指(zhi)(zhi)出(chu)(chu)，新(xin)(xin)型數(shu)據中(zhong)心要(yao)從(cong)高(gao)(gao)(gao)技術、高(gao)(gao)(gao)算力、高(gao)(gao)(gao)能效和(he)高(gao)(gao)(gao)安全四大方面出(chu)(chu)發(fa)，實現高(gao)(gao)(gao)質量發(fa)展(zhan)。在政策的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)與(yu)指(zhi)(zhi)引下，數(shu)據中(zhong)心迎來(lai)了(le)(le)革新(xin)(xin)，對(dui)芯片也有了(le)(le)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)需求(qiu)。

東數(shu)(shu)西(xi)算工程是重要(yao)的新型算力(li)基(ji)礎設施，在助力(li)千行百(bai)業數(shu)(shu)字化轉(zhuan)型的過程中，芯片是基(ji)礎。數(shu)(shu)字經濟(ji)的發展離不(bu)開數(shu)(shu)據的驅動，其中涉及許多政府、金融、通信(xin)等(deng)行業的敏(min)感數(shu)(shu)據。底層(ceng)算力(li)設施對CPU的首(shou)要(yao)需求是信(xin)息安全保障。

其(qi)次是(shi)高(gao)(gao)性能(neng)的(de)(de)需(xu)求。數(shu)據中心可(ke)以對(dui)數(shu)據進行集中的(de)(de)管理，也就是(shi)數(shu)據的(de)(de)交換、計(ji)算(suan)、存儲等。其(qi)中計(ji)算(suan)是(shi)數(shu)據中心的(de)(de)核心功能(neng)。芯片性能(neng)的(de)(de)提升，不(bu)僅帶來智能(neng)化與高(gao)(gao)效的(de)(de)服(fu)務，也能(neng)助力數(shu)據中心的(de)(de)綠色化發展。

據(ju)(ju)(ju)前瞻產業研究院數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)，數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)心的(de)(de)耗(hao)(hao)能部分主(zhu)要包括IT設備、制冷(leng)系統(tong)(tong)(tong)、供配電(dian)系統(tong)(tong)(tong)、照明(ming)系統(tong)(tong)(tong)及其他設施。由服務(wu)器(qi)、存(cun)儲和網(wang)絡通信設備等所構成的(de)(de)IT設備系統(tong)(tong)(tong)所產生的(de)(de)功(gong)耗(hao)(hao)約(yue)占(zhan)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)心總(zong)功(gong)耗(hao)(hao)的(de)(de)45%，其中(zhong)服務(wu)器(qi)系統(tong)(tong)(tong)約(yue)占(zhan)50%，存(cun)儲系統(tong)(tong)(tong)約(yue)占(zhan)35%，網(wang)絡通信設備約(yue)占(zhan)15%，空(kong)調(diao)系統(tong)(tong)(tong)產生的(de)(de)功(gong)耗(hao)(hao)約(yue)占(zhan)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)心總(zong)功(gong)耗(hao)(hao)的(de)(de)40%。我們可以看到(dao)，對(dui)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)心IT設備服務(wu)器(qi)系統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)升級(ji)對(dui)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)心的(de)(de)低(di)碳化(hua)發展(zhan)意義重大。服務(wu)器(qi)性能與功(gong)耗(hao)(hao)的(de)(de)優化(hua)，就意味著單位能耗(hao)(hao)的(de)(de)降低(di)。

最(zui)后是與其他技術(shu)(shu)的融(rong)合(he)。比(bi)如與密(mi)碼學技術(shu)(shu)的融(rong)合(he)，可以(yi)保障數(shu)據的安全(quan)(quan)隱私。數(shu)據中心(xin)流量的激增，安全(quan)(quan)問題的復雜程度與范圍(wei)都變大(da)了。傳統(tong)用軟件進行加解密(mi)的計算非常消耗CPU。通(tong)過(guo)將(jiang)安全(quan)(quan)技術(shu)(shu)與專(zhuan)(zhuan)用的模塊硬件或(huo)DPU連接，將(jiang)過(guo)去在(zai)CPU的算法去卸載到專(zhuan)(zhuan)用引擎上，可以(yi)釋放CPU內存的同時提升(sheng)加解密(mi)性能。

高性(xing)能、易融合(he)等(deng)這(zhe)些新型數據中心(xin)主要的(de)芯需(xu)求(qiu)，也為國(guo)產芯片(pian)廠(chang)(chang)商的(de)發(fa)展勾勒出(chu)高性(xing)能芯片(pian)的(de)大致方(fang)向。結合(he)自身的(de)優勢特長，芯片(pian)廠(chang)(chang)商需(xu)要在(zai)數據中心(xin)如(ru)火如(ru)荼(tu)的(de)發(fa)展中尋求(qiu)突(tu)圍。

02

競技場的突圍之路

數據(ju)中心的集成化發展，處(chu)理的數據(ju)、資源(yuan)的管理任務變得復雜。這也對芯片的數據(ju)處(chu)理能力提出了要求：更大的帶寬與(yu)更大的存儲。

數(shu)據的(de)(de)(de)整合傳(chuan)輸、分布(bu)式計(ji)算(suan)等(deng)也是必(bi)不可少的(de)(de)(de)方(fang)式。在(zai)復雜的(de)(de)(de)國(guo)際局(ju)勢中，外部的(de)(de)(de)供應(ying)環(huan)境多變。對于國(guo)產(chan)芯(xin)(xin)片廠(chang)商(shang)來(lai)說，要達到像國(guo)外技術標(biao)準較高的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片水準，國(guo)產(chan)芯(xin)(xin)片廠(chang)商(shang)一方(fang)面需要在(zai)芯(xin)(xin)片底(di)層(ceng)架(jia)(jia)構(gou)的(de)(de)(de)創新、制程(cheng)工藝(yi)方(fang)面等(deng)方(fang)向發力。現有的(de)(de)(de)指令(ling)集架(jia)(jia)構(gou)，海外巨頭更加(jia)具有優勢。在(zai)架(jia)(jia)構(gou)設計(ji)方(fang)面，國(guo)內芯(xin)(xin)片廠(chang)商(shang)還有升(sheng)級增長(chang)的(de)(de)(de)空間。通過底(di)層(ceng)架(jia)(jia)構(gou)的(de)(de)(de)創新與制程(cheng)工藝(yi)的(de)(de)(de)迭代來(lai)實現計(ji)算(suan)效率的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)級提(ti)升(sheng)。

一些芯(xin)片(pian)廠商(shang)(shang)趟上了這條道路。國內某芯(xin)片(pian)廠商(shang)(shang)的DPU已經流片(pian)。傳統(tong)數(shu)據中(zhong)心以CPU為核(he)心架(jia)構(gou)，DPU的出現以更專的性能滿足數(shu)據中(zhong)心計算、數(shu)據處理等(deng)需求。隨著(zhu)軟硬件架(jia)構(gou)的深入融合發展(zhan)，DPU將會成為眾(zhong)廠商(shang)(shang)爭先發展(zhan)的下(xia)一代數(shu)據中(zhong)心核(he)心計算單元(yuan)。

當(dang)然，現實的(de)(de)情況并(bing)不是(shi)(shi)所有的(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)廠商(shang)都可以(yi)完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)獨(du)立完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)架構設(she)計與研發(fa)。應用成(cheng)(cheng)(cheng)熟(shu)設(she)計模(mo)塊的(de)(de)IP或產品服(fu)務也(ye)是(shi)(shi)許多企業的(de)(de)選擇。例如(ru)可供(gong)(gong)選擇的(de)(de)第(di)(di)三(san)方IP企業安謀(mou)科技、銳成(cheng)(cheng)(cheng)芯(xin)(xin)微等。安謀(mou)科技提供(gong)(gong)的(de)(de)IP設(she)計與自研產品，可以(yi)為許多芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)廠商(shang)定制高(gao)(gao)性能(neng)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)并(bing)提供(gong)(gong)服(fu)務。從手機、PC乃至(zhi)排名世界第(di)(di)二(er)的(de)(de)超(chao)級計算機富(fu)岳，都能(neng)看到基于Arm架構的(de)(de)高(gao)(gao)性能(neng)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)。借助(zhu)這些(xie)第(di)(di)三(san)方廠商(shang)的(de)(de)勢能(neng)，國產芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)廠商(shang)也(ye)可以(yi)更快地迭代創新。

在(zai)(zai)數據(ju)中(zhong)(zhong)心處理器之外(wai)，芯(xin)片(pian)(pian)廠商(shang)的(de)(de)思(si)路也可(ke)以前置到(dao)數據(ju)流(liu)入數據(ju)中(zhong)(zhong)心前的(de)(de)各大邊(bian)緣設(she)(she)(she)備(bei)中(zhong)(zhong)，在(zai)(zai)各類邊(bian)緣處理器上(shang)發力。廠商(shang)可(ke)以考慮通過提(ti)升(sheng)邊(bian)緣設(she)(she)(she)備(bei)CPU性(xing)能、降(jiang)低(di)(di)集成SOC芯(xin)片(pian)(pian)功(gong)耗等，整體提(ti)升(sheng)邊(bian)緣設(she)(she)(she)備(bei)計(ji)算(suan)的(de)(de)能力，減輕(qing)數據(ju)中(zhong)(zhong)心處理數據(ju)的(de)(de)壓力。比(bi)如在(zai)(zai)一些高功(gong)耗場景中(zhong)(zhong)，通過高度集成化、低(di)(di)功(gong)耗的(de)(de)設(she)(she)(she)計(ji)，將各類接(jie)口集成在(zai)(zai)單(dan)芯(xin)片(pian)(pian)中(zhong)(zhong)，定制化算(suan)法(fa)來降(jiang)低(di)(di)功(gong)耗；設(she)(she)(she)計(ji)通用處理器作為專用設(she)(she)(she)備(bei)，為一些場景提(ti)供(gong)算(suan)力服務，提(ti)升(sheng)邊(bian)緣設(she)(she)(she)備(bei)的(de)(de)算(suan)力等。

對于芯片(pian)(pian)廠商來(lai)說，也需(xu)要重(zhong)視產(chan)(chan)(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)上下游的(de)協同。芯片(pian)(pian)產(chan)(chan)(chan)(chan)業(ye)的(de)整(zheng)體產(chan)(chan)(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)條冗長，覆蓋的(de)門類廣(guang)。許多國產(chan)(chan)(chan)(chan)芯片(pian)(pian)廠商，較為(wei)擅長的(de)是芯片(pian)(pian)設計(ji)的(de)能(neng)力，但(dan)產(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)方面的(de)能(neng)力欠缺。高(gao)性能(neng)芯片(pian)(pian)行(xing)業(ye)的(de)發展需(xu)要產(chan)(chan)(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)上下游的(de)協同。廠商可以選(xuan)擇(ze)通(tong)過戰(zhan)略合作、產(chan)(chan)(chan)(chan)品技術支持、協作項目等形式，推動行(xing)業(ye)軟硬件(jian)、解決方案(an)、工(gong)具鏈(lian)、行(xing)業(ye)標(biao)準等生態環節的(de)發展，最終實現促進自身的(de)迭代。

這些突圍路徑落(luo)在紙面上(shang)討(tao)論(lun)看起來(lai)輕飄飄，對于(yu)國產(chan)(chan)芯(xin)片的(de)發展(zhan)來(lai)說，都(dou)是大山一樣的(de)存在，難(nan)以(yi)翻越(yue)。在半導體這個行業(ye)里，市場格局一旦(dan)定型，幾乎就很難(nan)打破。每一個產(chan)(chan)業(ye)突破與難(nan)點的(de)展(zhan)開(kai)，都(dou)需要堆砌(qi)大量的(de)資源與創新。國產(chan)(chan)芯(xin)片的(de)突圍道阻且(qie)長(chang)。而面臨未(wei)來(lai)算力網(wang)絡的(de)部署，也有不少的(de)問題待解決。

03

算力網絡中的“大考”

隨著數(shu)(shu)據中(zhong)心(xin)節(jie)點(dian)的(de)部署完(wan)成，算(suan)(suan)力(li)(li)網(wang)(wang)絡(luo)的(de)構建也在推進中(zhong)。中(zhong)國(guo)算(suan)(suan)力(li)(li)網(wang)(wang)智算(suan)(suan)網(wang)(wang)絡(luo)已(yi)經(jing)上線。東數(shu)(shu)西(xi)算(suan)(suan)的(de)樞(shu)紐(niu)節(jie)點(dian)，各(ge)地的(de)智算(suan)(suan)中(zhong)心(xin)、超算(suan)(suan)中(zhong)心(xin)未來都會陸陸續(xu)續(xu)并入到算(suan)(suan)力(li)(li)網(wang)(wang)絡(luo)中(zhong)，形(xing)成一張隨時取用算(suan)(suan)力(li)(li)的(de)便捷(jie)大網(wang)(wang)。

對于數(shu)據(ju)中心(xin)來說，未來分布式的(de)數(shu)據(ju)中心(xin)節(jie)點將由(you)算(suan)力網絡連接起來，統籌分配和(he)調度計算(suan)任(ren)務(wu)，實(shi)現算(suan)力價值的(de)最(zui)大化。面(mian)對復雜(za)多變的(de)數(shu)據(ju)跨節(jie)點傳輸與(yu)調度等，國產芯片廠商還需(xu)要解決(jue)這(zhe)幾方面(mian)的(de)問題。

供需(xu)(xu)雙方的(de)交流(liu)與(yu)匹配。面(mian)對不同規模的(de)數據中心與(yu)多種功能的(de)芯片(pian)，雙方的(de)需(xu)(xu)求信息較為模糊，芯片(pian)廠商需(xu)(xu)要解決與(yu)數據中心方溝(gou)通不充分的(de)問題，最終實現互相匹配契合的(de)需(xu)(xu)求與(yu)服務。

數(shu)據跨數(shu)據中心節點的調度與流動，對(dui)芯片的性能(neng)如壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)、解壓(ya)(ya)(ya)能(neng)力的提升有一定的要求(qiu)。海量的數(shu)據需(xu)要在(zai)傳輸(shu)前壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)，在(zai)存儲(chu)前解壓(ya)(ya)(ya)，需(xu)要芯片廠商(shang)提升芯片無損壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)的技術。

通(tong)用的邊(bian)(bian)緣(yuan)算力產品方案(an)。邊(bian)(bian)緣(yuan)計算的場景多，設(she)備多，需求量大，對CPU性(xing)(xing)能與功耗要求較(jiao)高。比如面對算力要求較(jiao)高的場景工業互聯網、遠程(cheng)醫療、智能汽車(che)等(deng)，芯片廠商需要提供(gong)更(geng)加通(tong)用的邊(bian)(bian)緣(yuan)算力產品方案(an)。提升邊(bian)(bian)緣(yuan)設(she)備服務器的適配性(xing)(xing)與易用性(xing)(xing)，便于實(shi)現端(duan)到端(duan)的自(zi)動(dong)化部署。

東數西(xi)算工程，會給高(gao)性能(neng)(neng)芯片(pian)市場會帶(dai)來波動，但不會帶(dai)來產能(neng)(neng)井噴式(shi)的發(fa)展。更多(duo)的層面是對(dui)芯片(pian)本身性能(neng)(neng)方面的提升(sheng)，也(ye)就是從算法和硬件兩個方面的同(tong)時優化。芯片(pian)廠商需(xu)要(yao)提升(sheng)自身軟硬件協同(tong)的能(neng)(neng)力。

圍(wei)繞著(zhu)數據中(zhong)心(xin)，東數西算(suan)工程與一體化算(suan)力網(wang)絡的(de)(de)建設(she)，這(zhe)些(xie)算(suan)力設(she)施的(de)(de)構建帶(dai)來(lai)機遇(yu)的(de)(de)同(tong)時(shi)挑戰(zhan)也不(bu)少(shao)，留給國產芯(xin)片廠商突圍(wei)的(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)緊迫。這(zhe)是場對芯(xin)片廠商的(de)(de)綜合(he)大考。既要快速上馬(ma)，服(fu)務(wu)好東數西算(suan)工程，也需要在(zai)這(zhe)個(ge)競(jing)技(ji)場中(zhong)留下來(lai)交出答卷。這(zhe)場戰(zhan)役中(zhong)，沒有喘息的(de)(de)空間(jian)(jian)。復雜多變的(de)(de)芯(xin)片市場，各路隊(dui)伍(wu)已經集結完畢，向著(zhu)內心(xin)描(miao)繪出的(de)(de)藍圖(tu)開(kai)啟了沖刺跑。