一場算力集結令，國產晶片如何開啟衝刺跑？

對於碼字工來說，如果靈感缺乏，上極術社群溜達溜達，總會有收穫。筆者在極術社群的最新推薦欄目中，發現東數西算設施白皮書的閱讀量和下載量都非常高。作為國家級的算力工程，東數西算的未來發展備受關注。

今年開年，國家發改委聯合多部門宣佈同意東數西算工程的建設，包括在京津冀、成渝、內蒙古、貴州、寧夏等八地啟動建設國家算力樞紐節點，並規劃張家口叢集等10個國家資料中心叢集。

資料中心是促進5G、人工智慧、雲端計算等新一代數字技術發展的資料中樞和算力載體，助推著數字經濟的增長。對於資料中心來說，核心的構成——晶片，可謂其最為關鍵的組成部分。

資料中心作為國家數字經濟發展戰略的重要部分，其整合化、綠色化、智慧化的發展，對於晶片也提出了許多要求。很多讀者都比較關心東數西算工程驅動下晶片的發展情況。

東數西算，這個大規模算力工程的實施，推動著高算力、高效能晶片的市場發展。在國際局勢的複雜變化中，對於國產晶片廠商來說，該如何突圍拿下市場呢?

新型資料中心的芯需求

作為數字經濟的重要“基礎底座”，資料中心在經濟和社會發展中扮演著重要的角色。同時，數字經濟的全面開啟與綠色可持續的發展需求，對資料中心提出了更新、更高的要求。《新型資料中心發展三年行動計劃(2021-2023年)》《“十四五”資訊通訊行業發展規劃》等在內的多份政策性檔案指出，新型資料中心要從高技術、高算力、高能效和高安全四大方面出發，實現高質量發展。在政策的要求與指引下，資料中心迎來了革新，對晶片也有了新的需求。

東數西算工程是重要的新型算力基礎設施，在助力千行百業數字化轉型的過程中，晶片是基礎。數字經濟的發展離不開資料的驅動，其中涉及許多政府、金融、通訊等行業的敏感資料。底層算力設施對CPU的首要需求是資訊保安保障。

其次是高效能的需求。資料中心可以對資料進行集中的管理，也就是資料的交換、計算、儲存等。其中計算是資料中心的核心功能。晶片效能的提升，不僅帶來智慧化與高效的服務，也能助力資料中心的綠色化發展。

據前瞻產業研究院資料，資料中心的耗能部分主要包括IT裝置、製冷系統、供配電系統、照明系統及其他設施。由伺服器、儲存和網路通訊裝置等所構成的IT裝置系統所產生的功耗約佔資料中心總功耗的45%，其中伺服器系統約佔50%，儲存系統約佔35%，網路通訊裝置約佔15%，空調系統產生的功耗約佔資料中心總功耗的40%。我們可以看到，對資料中心IT裝置伺服器系統的升級對資料中心的低碳化發展意義重大。伺服器效能與功耗的最佳化，就意味著單位能耗的降低。

最後是與其他技術的融合。比如與密碼學技術的融合，可以保障資料的安全隱私。資料中心流量的激增，安全問題的複雜程度與範圍都變大了。傳統用軟體進行加解密的計算非常消耗CPU。透過將安全技術與專用的模組硬體或DPU連線，將過去在CPU的演算法去解除安裝到專用引擎上，可以釋放CPU記憶體的同時提升加解密效能。

高效能、易融合等這些新型資料中心主要的芯需求，也為國產晶片廠商的發展勾勒出高效能晶片的大致方向。結合自身的優勢特長，晶片廠商需要在資料中心如火如荼的發展中尋求突圍。

競技場的突圍之路

資料中心的整合化發展，處理的資料、資源的管理任務變得複雜。這也對晶片的資料處理能力提出了要求：更大的頻寬與更大的儲存。

資料的整合傳輸、分散式計算等也是必不可少的方式。在複雜的國際局勢中，外部的供應環境多變。對於國產晶片廠商來說，要達到像國外技術標準較高的晶片水準，國產晶片廠商一方面需要在晶片底層架構的創新、製程工藝方面等方向發力。現有的指令集架構，海外巨頭更加具有優勢。在架構設計方面，國內晶片廠商還有升級增長的空間。透過底層架構的創新與製程工藝的迭代來實現計算效率的數量級提升。

一些晶片廠商趟上了這條道路。國內某晶片廠商的DPU已經流片。傳統資料中心以CPU為核心架構，DPU的出現以更專的效能滿足資料中心計算、資料處理等需求。隨著軟硬體架構的深入融合發展，DPU將會成為眾廠商爭先發展的下一代資料中心核心計算單元。

當然，現實的情況並不是所有的晶片廠商都可以完成獨立完成晶片架構設計與研發。應用成熟設計模組的IP或產品服務也是許多企業的選擇。例如可供選擇的第三方IP企業安謀科技、銳成芯微等。安謀科技提供的IP設計與自研產品，可以為許多晶片廠商定製高效能晶片並提供服務。從手機、PC乃至排名世界第二的超級計算機富嶽，都能看到基於Arm架構的高效能晶片。藉助這些第三方廠商的勢能，國產晶片廠商也可以更快地迭代創新。

在資料中心處理器之外，晶片廠商的思路也可以前置到資料流入資料中心前的各大邊緣裝置中，在各類邊緣處理器上發力。廠商可以考慮透過提升邊緣裝置CPU效能、降低整合SOC晶片功耗等，整體提升邊緣裝置計算的能力，減輕資料中心處理資料的壓力。比如在一些高功耗場景中，透過高度整合化、低功耗的設計，將各類介面整合在單晶片中，定製化演算法來降低功耗;設計通用處理器作為專用裝置，為一些場景提供算力服務，提升邊緣裝置的算力等。

對於晶片廠商來說，也需要重視產業鏈上下游的協同。晶片產業的整體產業鏈條冗長，覆蓋的門類廣。許多國產晶片廠商，較為擅長的是晶片設計的能力，但產能方面的能力欠缺。高效能晶片行業的發展需要產業鏈上下游的協同。廠商可以選擇透過戰略合作、產品技術支援、協作專案等形式，推動行業軟硬體、解決方案、工具鏈、行業標準等生態環節的發展，最終實現促進自身的迭代。

這些突圍路徑落在紙面上討論看起來輕飄飄，對於國產晶片的發展來說，都是大山一樣的存在，難以翻越。在半導體這個行業裡，市場格局一旦定型，幾乎就很難打破。每一個產業突破與難點的展開，都需要堆砌大量的資源與創新。國產晶片的突圍道阻且長。而面臨未來算力網路的部署，也有不少的問題待解決。

算力網路中的“大考”

隨著資料中心節點的部署完成，算力網路的構建也在推進中。中國算力網智算網路已經上線。東數西算的樞紐節點，各地的智算中心、超算中心未來都會陸陸續續併入到算力網路中，形成一張隨時取用算力的便捷大網。

對於資料中心來說，未來分散式的資料中心節點將由算力網路連線起來，統籌分配和排程計算任務，實現算力價值的最大化。面對複雜多變的資料跨節點傳輸與排程等，國產晶片廠商還需要解決這幾方面的問題。

供需雙方的交流與匹配。面對不同規模的資料中心與多種功能的晶片，雙方的需求資訊較為模糊，晶片廠商需要解決與資料中心方溝通不充分的問題，最終實現互相匹配契合的需求與服務。

資料跨資料中心節點的排程與流動，對晶片的效能如壓縮、解壓能力的提升有一定的要求。海量的資料需要在傳輸前壓縮，在儲存前解壓，需要晶片廠商提升晶片無失真壓縮的技術。

通用的邊緣算力產品方案。邊緣計算的場景多，裝置多，需求量大，對CPU效能與功耗要求較高。比如面對算力要求較高的場景工業網際網路、遠端醫療、智慧汽車等，晶片廠商需要提供更加通用的邊緣算力產品方案。提升邊緣裝置伺服器的適配性與易用性，便於實現端到端的自動化部署。

東數西算工程，會給高效能晶片市場會帶來波動，但不會帶來產能井噴式的發展。更多的層面是對晶片本身效能方面的提升，也就是從演算法和硬體兩個方面的同時最佳化。晶片廠商需要提升自身軟硬體協同的能力。

圍繞著資料中心，東數西算工程與一體化算力網路的建設，這些算力設施的構建帶來機遇的同時挑戰也不少，留給國產晶片廠商突圍的時間緊迫。這是場對晶片廠商的綜合大考。既要快速上馬，服務好東數西算工程，也需要在這個競技場中留下來交出答卷。這場戰役中，沒有喘息的空間。複雜多變的晶片市場，各路隊伍已經集結完畢，向著內心描繪出的藍圖開啟了衝刺跑。