當(dāng)今社會(huì)，新興技術(shù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，無(wú)論是以數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算為代表的高性能計(jì)算應(yīng)用，還是以手機(jī)為代表的消費(fèi)類應(yīng)用，對(duì)處理器算力的需求都越來(lái)越高，且要處理的信息也越來(lái)越復(fù)雜，單一類型的架構(gòu)和處理器已經(jīng)無(wú)法勝任。既要保證算力和性能，又要具備多類型任務(wù)的處理能力，還要控制好功耗和成本，滿足以上要求的異構(gòu)計(jì)算已然成為解決算力瓶頸的重要方式，為計(jì)算帶來(lái)全新可能性。近日，英特爾研究院副總裁、英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)接受了《中國(guó)電子報(bào)》記者獨(dú)家專訪，發(fā)表了對(duì)異構(gòu)計(jì)算未來(lái)發(fā)展方向的看法。

異構(gòu)計(jì)算面臨三大瓶頸

《中國(guó)電子報(bào)》：異構(gòu)計(jì)算當(dāng)前的市場(chǎng)發(fā)展情況是怎樣的？有哪些亟待突破的技術(shù)難點(diǎn)？

宋繼強(qiáng)：異構(gòu)計(jì)算目前面臨幾個(gè)瓶頸。一是技術(shù)設(shè)計(jì)流程的協(xié)同問(wèn)題。如果做一個(gè)不帶Chiplet先進(jìn)封裝的芯片，如SoC，所有的設(shè)計(jì)都可以在前端設(shè)計(jì)軟件里完成，再到后端工藝流片。但如果未來(lái)這個(gè)芯片要與其他不同廠商的芯粒一起互聯(lián)互通，協(xié)同工作，為了保證電和傳輸通路不出現(xiàn)問(wèn)題，在開始協(xié)同工作前，可能需要進(jìn)行TSV（硅通孔）。這就需要提前知道這個(gè)芯片是否要打孔？怎么打？留多少空間？這些問(wèn)題都會(huì)影響到包括后端設(shè)計(jì)軟件和前端設(shè)計(jì)的整個(gè)設(shè)計(jì)流程，和現(xiàn)在的設(shè)計(jì)流程不太一樣。

二是需要統(tǒng)一各個(gè)廠商芯粒之間的互連標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái)全球各大芯片制造商、科技巨頭的芯?？赡軙?huì)集成在一個(gè)芯片上，目前它們相互之間的互連標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，不同的廠商有不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，所能支持的速率、間距、功耗等都不一致，各個(gè)廠商之間還并沒(méi)有做好互聯(lián)互通的準(zhǔn)備。最近英特爾攜手其他企業(yè)，推出了UCIe標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)就可以把不同廠商的芯粒連到一起，形成一個(gè)符合要求的、大的、封裝級(jí)的集成芯片。

三是軟件層面要過(guò)關(guān)。有的芯片需要編程才能更好地使用，這就是英特爾跨平臺(tái)、開放的編程模型oneAPI能帶來(lái)的好處，不同廠商的計(jì)算芯片之間怎么樣去做出最好的I/O、內(nèi)存的通道，這些在英特爾oneAPI的底層庫(kù)里都有體現(xiàn)。

綜合來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得異構(gòu)計(jì)算在技術(shù)方面、互連方面和軟件方面都面臨瓶頸，仍然沒(méi)有達(dá)到未來(lái)的要求，所以英特爾oneAPI仍將繼續(xù)演進(jìn)。

《中國(guó)電子報(bào)》：異構(gòu)計(jì)算是否會(huì)成為下一個(gè)全球競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)？英特爾未來(lái)在異構(gòu)計(jì)算方面會(huì)有怎樣的布局呢？

宋繼強(qiáng)：異構(gòu)已經(jīng)成為了新的全球競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)?，F(xiàn)在主流的芯片供應(yīng)商，都想把異構(gòu)的布局變得更加完整。想要在異構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出：一是要有不同架構(gòu)積累；二是在不同的工藝節(jié)點(diǎn)上有不同的資源可以去利用；三是提前布局和規(guī)劃封裝級(jí)別的技術(shù)。異構(gòu)需要布局架構(gòu)、生產(chǎn)工藝以及封裝技術(shù)，這都是為了建立未來(lái)更加完整的異構(gòu)生態(tài)。因?yàn)樯鷳B(tài)里會(huì)包含不同架構(gòu)的IP模塊或芯粒模塊，在不同的制程工藝上，能以最好的性價(jià)比去生產(chǎn)這些模塊，還要能夠用最標(biāo)準(zhǔn)的方法把它們串連起來(lái)；四是需要有一套方便且好用的軟件，只需上層應(yīng)用者指定功能需求，下層就可以隨著異構(gòu)變化自動(dòng)取遷移。

異構(gòu)是“東數(shù)西算”的底層支撐

《中國(guó)電子報(bào)》：您覺(jué)得“東數(shù)西算”工程會(huì)為芯片產(chǎn)業(yè)帶來(lái)什么樣的作用？您對(duì)“東數(shù)西算”工程有怎樣的實(shí)施建議呢？

宋繼強(qiáng)：“東數(shù)西算”是非常棒的工程。首先，這個(gè)工程非常精準(zhǔn)地看到了未來(lái)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型之后，所需要的大量算力，而算力本身又分成很多種，并不是建一個(gè)大的計(jì)算中心就能解決所有問(wèn)題。所以要先將算力網(wǎng)給搭建起來(lái)，按照數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和算力的使用情況，基本上就形成了一個(gè)比較完美的布局。

“東數(shù)西算”希望能實(shí)現(xiàn)節(jié)省電力，因?yàn)闁|部應(yīng)用較多，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就會(huì)很多，但東部的電、地等開銷較大，建數(shù)據(jù)中心的成本高。西部用電用地便宜、綠色，更適合建大的數(shù)據(jù)中心。把數(shù)據(jù)從東部送過(guò)去算好了之后再送回來(lái)，這個(gè)概念非常好，但中間也會(huì)遇到一些問(wèn)題。因?yàn)閼?yīng)用是多樣化的，有一些應(yīng)用可以支撐傳輸?shù)难訒r(shí)，有一些應(yīng)用則無(wú)法支撐。

所以在建設(shè)前需要考慮幾個(gè)基礎(chǔ)前提：一是要把算力網(wǎng)絡(luò)的綜合延遲降低，面對(duì)多種不同的算力，如何將它連好，連好之后如何快速、靈活地遷移負(fù)載；二是為了滿足實(shí)時(shí)性的要求，比如做需要支持實(shí)時(shí)支付、支持智能駕駛的業(yè)務(wù)，就不能把數(shù)據(jù)傳到西部算完了再回來(lái)，所有還得在最發(fā)達(dá)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的地方去建數(shù)據(jù)中心，尤其像長(zhǎng)三角地區(qū)等應(yīng)用量大的地區(qū)。這與英特爾此前提出的邊緣計(jì)算是一個(gè)概念，不可能什么計(jì)算都依賴遠(yuǎn)處的算力支持，有一些還是需要?jiǎng)澐衷诒镜貐^(qū)做運(yùn)算。

“東數(shù)西算”是一個(gè)非常好的構(gòu)思和非常大的概念，在它具體實(shí)施的時(shí)候，要考慮區(qū)分不同的工作負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)延遲以及如何在未來(lái)開發(fā)這方面的應(yīng)用時(shí)更加透明。比如這個(gè)應(yīng)用需要什么樣的加速，需要多長(zhǎng)時(shí)間的延遲，它能否進(jìn)行自動(dòng)分配。如果未來(lái)編程人員還要去想：我需要保證QOS（服務(wù)質(zhì)量）到什么地步？如果保證不了應(yīng)該怎么辦？這些問(wèn)題會(huì)給編程人員帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)。假設(shè)編程人員把需求提出來(lái)時(shí)，系統(tǒng)就能自動(dòng)滿足，這對(duì)軟硬件系統(tǒng)有很強(qiáng)的QOS（服務(wù)質(zhì)量）要求。

異構(gòu)計(jì)算方面，這種大型的計(jì)算中心內(nèi)部，CPU、GPU、FPGA、DPU、專用加速器等，對(duì)處理不同種類的工作數(shù)據(jù)各有優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，也有運(yùn)營(yíng)成本高低之分，所以未來(lái)一定要綜合部署，多種架構(gòu)可能都需要涵蓋，而且要有機(jī)聯(lián)合起來(lái)。

算力是指標(biāo)，但性能更重要

《中國(guó)電子報(bào)》：英特爾在異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域是否有了新的研發(fā)進(jìn)展？突破了哪些技術(shù)瓶頸？會(huì)對(duì)算力帶來(lái)怎樣的提升？

宋繼強(qiáng)：首先，在架構(gòu)方面，英特爾已經(jīng)擁有了非常多的種類，比如通用計(jì)算有使用x86架構(gòu)的性能核、能效核這種不同種類的核。英特爾在通用處理器里，還會(huì)適度增加專用加速器，比如有專門針對(duì)AI加速的，也有專門針對(duì)安全特性等加速的，提供可選的、具有獨(dú)特性的加速硬件配置。

其次，英特爾在圖形（Graphics）大規(guī)模并行處理的架構(gòu)方面，可以很靈活地組合小的芯片形成集群，再由多集群組成大的計(jì)算芯片，并且根據(jù)要求去分級(jí)。

最后，IPU現(xiàn)在已經(jīng)逐漸往主流方向發(fā)展，做法也變得多種多樣，比如想要偏向卸載計(jì)算，就可以將網(wǎng)絡(luò)管理、虛擬化、存儲(chǔ)管理相關(guān)的計(jì)算進(jìn)行分別卸載。

所以在異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域，會(huì)越來(lái)越精細(xì)地去拆分那些特性不同、要求不同的工作負(fù)載，然后逐漸統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化。未來(lái)的異構(gòu)要根據(jù)不同的場(chǎng)景、數(shù)據(jù)種類和處理的延時(shí)、帶寬要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在這個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)下，可以看到在CPU和GPU之外，會(huì)有更多種類的“PU”出現(xiàn)。

算力是一個(gè)指標(biāo)，它可以將一個(gè)比較復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單化，可如果只去看芯片上足電運(yùn)行時(shí)，能提供多少算力，客戶是不會(huì)僅憑這個(gè)算力購(gòu)買的，還是更看重性能。且單單只提算力也對(duì)現(xiàn)在提倡的“綠色計(jì)算”不是一件好事。

英特爾的優(yōu)勢(shì)在于，首先，技術(shù)基礎(chǔ)穩(wěn)固且強(qiáng)大。英特爾在架構(gòu)、制程工藝上都積累了很強(qiáng)的基礎(chǔ)，并且在全新IDM2.0戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)下，可以看到英特爾在架構(gòu)和制程工藝兩方面迭代演進(jìn)的速度都得到了明顯提升，被稱為“打了激素的摩爾定律”。

其次，英特爾有多種架構(gòu)和不同加速器去處理合適的應(yīng)用負(fù)載。英特爾現(xiàn)在非常明確的在支持開放IP，和客戶聯(lián)合定制芯片。

最后，英特爾秉持的“軟件優(yōu)先”理念。這對(duì)開發(fā)者來(lái)說(shuō)尤為重要。例如英特爾的oneAPI，就是讓開發(fā)者知道未來(lái)可以信賴這套API，不會(huì)因?yàn)閷?lái)硬件更換了又要重新選。

現(xiàn)在行業(yè)正在轉(zhuǎn)向以異構(gòu)為基礎(chǔ)的技術(shù)新生態(tài)，雖然短期會(huì)有一些曲折，但大家一起堅(jiān)持下來(lái)，未來(lái)還是能把這件事情做好的。

《中國(guó)電子報(bào)》：英特爾發(fā)布了代號(hào)為Falcon Shores的新架構(gòu)設(shè)計(jì)。您能否介紹一下，該產(chǎn)品具備怎樣的特點(diǎn)和差異化優(yōu)勢(shì)？

宋繼強(qiáng)：FalconShores架構(gòu)運(yùn)用了更新的做法?？梢园褁86與Xe顯卡集成在同一插槽，對(duì)于原本只能加載至強(qiáng)高性能CPU的處理器主板來(lái)講，就可以在不改變主板的設(shè)計(jì)的前提下，直接插入芯粒，封裝之后用做CPU運(yùn)算的內(nèi)核，比如性能核、能效核以及Xe架構(gòu)的圖形內(nèi)核。Xe的內(nèi)核分兩種架構(gòu)：一種是專門針對(duì)圖形進(jìn)行了優(yōu)化，稱為HPG（High-PerformanceGraphics）；另外一種是專門針對(duì)高性能計(jì)算進(jìn)行了優(yōu)化，稱為HPC。

Falcon Shores架構(gòu)最獨(dú)特的點(diǎn)是可以根據(jù)客戶的需求，在不增加主板上額外面積、空間以及布線要求的情況下，在x86芯片的插槽中自由配比Xe顯卡，將x86的主芯片與GPU的性能整合在一起，這是一個(gè)創(chuàng)新。

此外，F(xiàn)alconShores架構(gòu)可以集成更多的高帶寬內(nèi)存。Falcon Shores架構(gòu)將提供超過(guò)5倍的每瓦性能、計(jì)算密度以及內(nèi)存容量和帶寬提升。帶寬的提升主要是把CPU或GPU的Die，跟HBM這些Die靠得更近，可以用更高帶寬的封裝技術(shù)進(jìn)行實(shí)施，更具靈活性。

Die、芯粒也可以用最先進(jìn)的Intel 20A、Intel 18A的工藝制造，這樣才能保證將多種高性能的計(jì)算核集合在一起時(shí)，仍然可以保證它的體積和功耗是可控的，這個(gè)平衡感是非常重要的。