要以計算集群的視角，來重新審視晶元！

文章來源：數據猿

作者：一蓑煙雨

圖片來源：由無界AI生成

自古以來，技術與創新一直是國家競爭力的核心。 在當今信息化時代，這一規律依然適用，特別是在計算產業領域。 過去幾十年，中國在多個技術領域都取得了引人注目的突破，從手機製造到5G通信，再到人工智慧。 但在計算產業領域，尤其是晶元技術方面，中國仍面臨諸多挑戰。

計算產業的重要性不言而喻，它是資訊技術的基石，無論是大數據、人工智慧、還是物聯網，都離不開強大、穩定的計算能力。 然而，對於一個希望在全球技術領域佔據領導地位的國家來說，僅僅依賴於外部供應的算力是遠遠不夠的。 尤其是在全球政治經濟環境日益複雜，技術封鎖和摩擦頻發的背景下，計算產業的國產化不僅關乎技術獨立，更是國家安全的關鍵。

正因為如此，中國一直試圖構建自主的計算產業。 但事實上，儘管在某些子領域已取得不錯的進展，總體來看，我們仍面臨著巨大的挑戰。 其中，最為突出的便是晶元技術的滯後。 無論是手機、伺服器還是人工智慧應用，當前多數核心的晶元仍然依賴於國際廠商，特別是英特爾、AMD、英偉達、高通等。

這種情況如何改變？ 有沒有新的道路可以走？ 這正是本文希望探討的問題。

以前的方案——正面硬剛

在過去的技術追趕之路上，中國在晶元產業的策略可以視為“正面硬剛”。 這是一個直接、積極的追趕方式，意在儘快縮小與全球先進水準的差距。 這樣的策略或許適用於某些產業，但在晶元領域，挑戰格外巨大。

華為在手機CPU領域取得的成功，為國內技術界注入了巨大信心。 他們的麒麟系列晶元不僅在國內市場取得了顯著的份額，甚至在國際市場上也展現了強大的競爭力。 這一成就，似乎預示著中國晶元產業即將迎來一場翻盤。

但是，當我們將視角轉向伺服器領域，情況就大不相同了。 在這個市場，英特爾、AMD好英偉達依然佔據著絕對的主導地位。 不僅是他們的晶元性能和穩定性被廣大客戶所認可，更重要的是，這兩家公司背後的技術積累和生態建設，使得其他新興競爭者很難近身。

具體來看，這其中有幾個核心原因包括：

1、技術積累的巨大差距：

英特爾、AMD和英偉達在晶元領域的探索已經超過幾十年。 這種長時間的技術積累，使得他們在設計、測試和製造方面都積累了豐富的經驗。 而對於剛剛起步的中國晶元廠商來說，這種差距並不是短時間內可以縮小的。

2、研發與製造投入的巨大差異：

投資是技術進步的重要動力，無論是基礎研究，還是新技術的應用探索，都需要大量的資金支援。 英特爾、AMD等在這方面的投入，無疑要遠遠超過國內的晶元廠商。 這使得中國廠商在研發速度、技術更新、以及創新應用等方面處於明顯的劣勢。

3、成熟的生態障礙：

晶元並不是孤立存在的，它需要與各種軟硬體系統相匹配。 英特爾、AMD、英偉達等晶元周邊的軟硬體生態已經十分成熟，從操作系統、開發框架、中間件到應用程式，都有豐富的支援。 而中國廠商若想進入這個市場，不僅要有競爭力的產品，還要面對重構整個生態的巨大挑戰。

面對這三大難題，國內晶元產業的追趕之路顯然充滿了曲折。 但這並不意味著我們沒有出路，或許我們可以換一個角度思考，尋找一條更加合適的發展道路。

另一個方案——基於“雲”重構整個計算生態

面對正面硬剛策略的局限性，中國的計算產業應該思考：是否存在一種策略，既能實現技術的迅速發展，又不必與全球巨頭進行直接碰撞？ 答案是，存在。 而這個答案，來自於雲計算技術的快速崛起。

雲計算，正在徹底改變計算產業的面貌。 如果說傳統的計算模式是以硬體為核心，那麼雲計算則是以服務為導向，它不僅為企業和使用者提供了更高效、更便捷的計算方式，更重要的是，它為晶元產業提供了一個全新的思路。

具體來看：基於華為的海思、龍芯和飛騰等國產晶元，與高速的存儲硬體和數據中心級的網路設備相結合，構建基礎的國產計算、存儲資源池。 在軟體和系統架構方面，可以採用基於Linux的操作系統以保證相容性與穩定性。 與此同時，通過KVM、Docker和Kubernetes等虛擬化與容器化技術，提供計算資源池的快速部署、彈性伸縮和便捷的管理。

**這個思路的核心，是資源的池化。 **在傳統計算中，一個任務需要由一個或幾個強大的晶元完成，而在雲計算中，這個任務可以由多個性能並不出眾的晶元共同完成。 這種方式就像是“三個臭皮匠頂個諸葛亮”，**不再注重單一晶元的性能，而是注重整體的計算能力，這正好規避了我們在單個晶元技術能力上的不足。 **

對中國的晶元產業來說，這意味著一個巨大的機遇。 我們不必過分追求每一塊晶元的絕對性能，而是可以將多塊國產晶元通過技術整合，形成一個強大的計算集群。 例如，兩三塊華為海思、龍芯或飛騰的晶元，完全有可能達到甚至超越一塊英特爾晶元的計算能力。

而更進一步，這種方式還為我們提供了一個重構數據中心的機會。 傳統的數據中心，通常以英特爾、AMD、英偉達晶元為核心，但在雲計算模式下，這種局面有望被打破。 假設在一個數據中心中，**我們完全有可能通過200萬塊國產晶元，構建出一個與100萬塊英特爾晶元相當的計算集群。 **而這不僅意味著成本的降低，更重要的是，我們成功構建了一個完全基於國產技術的計算平臺。

這樣的轉變，無疑為中國的計算產業開闢了一片全新的藍海。 我們不再與全球巨頭在同一競技場上硬碰硬，而是利用雲計算的優勢，打破傳統的計算邊界，構建一個完全不同的計算模式，開闢了第二戰場。

在這個方向上，我們有望避開與全球巨頭的正面衝突，而是通過技術的創新和整合，構建出一個更為高效、更具競爭力，也更加面向未來的計算生態。

換個角度，我們避開國際晶元巨頭的鋒芒，而是換個戰場，實現“你打你的，我打我的”。

同樣的方式，來構建國產GPU計算集群

隨著人工智慧和大數據的興起，GPU已逐漸成為高性能計算和深度學習的核心算力來源。 英偉達在此領域的壟斷地位，使得國產化更加迫切。 面對巨大的技術和性能差距，國產GPU的道路是否也可以如同CPU那樣，透過雲計算的方式，來提升其在國內外市場的佔有率呢？

人工智慧，尤其是大模型的訓練，對算力的需求是巨大的。 每一個創新突破，背後往往都需要大量的數據進行訓練和優化。 傳統的單一GPU已經難以滿足現在的計算需求，而英偉達等國際廠商的高性能GPU因價格昂貴和供應鏈的不確定性，使得國內產業界面臨巨大的挑戰。

在這種背景下，國產GPU的發展顯得尤為重要。 儘管目前的技術和性能與英偉達還有差距，但這並不意味著我們在構建高性能GPU計算集群上無從下手。 正如我們在CPU領域所做的，雲計算的資源池化技術為我們提供了新的解決思路。

通過資源池化，我們可以將多個性能稍遜的國產GPU集結在一起，形成一個強大的計算集群。 這不僅可以滿足大型模型訓練的算力需求，還可以有效降低總體成本，提高計算效率。 **這種“以量換質”的策略，可以為國產GPU“買”到發展和優化的時間，**使其逐漸縮小與英偉達之間的技術差距。

此外，構建基於國產GPU的計算集群，也為相關的軟硬體生態系統提供了更廣闊的發展空間。 我們可以從底層開始，優化操作系統、驅動、編譯器，甚至上層的深度學習框架，使其更好地適配國產GPU的特性。 與此同時，這種多GPU的並行計算方式也將為演算法研究者帶來全新的挑戰和機遇，推動演算法的進一步創新。

基於5G+雲桌面，有望重構PC、手機領域的算力格局

目前，雲計算主要改變的伺服器端的算力供應方式，在個人電腦、智慧手機等智慧終端，還是以單個晶元來提供算力，雲計算的作用並不明顯。

但是，基於5G網路構建的整個通信網路體系，有望打通「雲端」和終端的算力。 將雲端伺服器計算集群的算力，通過5G網路直接即時提供給PC、智慧手機等智慧終端。

要明確的是，**5G不僅僅是通信速度的提升，它所帶來的低延遲、高頻寬和海量連接，為雲端算力“輸入”到終端提供了前所未有的可能性。 **過去，雲計算尚未在智慧終端上留下重要的印跡，主要是因為頻寬限制了其在行動裝置上的應用。 但隨著5G的廣泛部署，以及5G網路的持續提速，這一切都將變得不同。

在5G和雲桌面技術的疊加效應下，我們即將進入一個顛覆性的數字化時代。 這種聯合所帶來的最大革命，是對智慧終端定義的根本性重塑。 它們不再是一個獨立運算的中心，而是成為了雲端資源的門戶和擴展。

當智慧終端僅作為輸入輸出介面時，其設計和製造過程將發生巨變。 終端不再需要複雜的散熱系統、高容量電池或大容量存儲，這意味著我們可以製造出更輕薄、更持久、更便攜的設備，進一步提高使用者的移動性和體驗。 不僅如此，由於去除了昂貴的高性能晶元，智慧終端的生產成本將大幅降低，使得更多的消費者能夠享受到先進的數字化服務。

而且，當硬體不再被高性能計算所束縛，設計師可以更加專注於使用者交互、設備形態創新和功能拓展。 未來的智慧終端不僅僅局限於現有的手機、平板和筆記本，還可能湧現出全新的設備類型，如智慧眼鏡、可穿戴設備或其他增強現實設備。

隨著雲端桌面技術的逐漸成熟，全球晶片供應的權力格局可能面臨顛覆。 過去，硬體的強大性能很大程度上決定了終端設備的運算能力，英特爾和高通因此在PC和智慧手機市場確立了不可撼動的地位。 但隨著計算的逐步轉向雲端，局面開始發生改變。

這種變化為國產晶元製造商提供了一個難得的機會，使他們可以擺脫長期以來的技術劣勢，建立新的品牌形象和市場地位。 在雲端的“三個國產臭皮匠”，就能抵得上在終端的一個“外國諸葛亮”。

當然，作為一個過渡方案，可以在電腦、手機等智慧終端和雲端伺服器之間，實現算力分攤，**把大部分算力放在雲端，在終端只保留小部分算力。 **這樣一來，在終端設備上放置一顆性能差一點的國產晶片，也足夠滿足使用需求了。

要實現這個思路，還需要多方面努力

需要指出的是，我們以上給出的基於雲計算的國產計算產業方案，要真正落地，還有很長的路要走。 構建基於國產晶元的高性能計算集群並不僅僅是硬體的“拼接”，而是一場涉及硬體、軟體、網路和存儲的綜合大戰。

我們可以從手機、電視到汽車看到，任何產品的成功都需要一個完善的生態系統支援。 而對於計算集群，其生態更為複雜。 那麼，如何將這個構想轉化為現實呢？ 整體上看，需要技術、生態與市場三重努力。

技術方面——並不是晶元的簡單堆疊

組合多個國產晶元雖然能夠提供相當的算力，但這並不意味著簡單地疊加就能達到預期的效果。 例如，**多晶元之間的通信開銷可能會極大，**這會影響到整體的並行處理效率。 同時，硬體之間的協同操作也是一個巨大的挑戰，如何確保每一個元件都能發揮其最大的效能，而不是成為其他元件的瓶頸，是必須面對的計算問題。

軟體生態——計算集群的靈魂

然而，僅僅解決了硬體上的問題還遠遠不夠。 軟體是一個系統的靈魂。 我們需要在國產計算集群基礎上構建一個完善的軟硬體生態。 這意味著要開發新的雲計算作業系統，這樣的操作系統不僅需要相容現有的軟體應用，還要能夠最大化地發揮國產晶元的特性。 同時，我們還需要研發適配的中間件、資料庫和應用軟體生態，確保這一切能夠在國產化的環境下無縫運作。

市場破冰——啟動迭代飛輪

最終，一個技術的成功與否，還需要看其在市場中的表現。 一個出色的技術如果沒有得到市場的認可，那它最終也難以生存。 因此，對於國產化計算集群來說，其真正的考驗在於如何將其推向市場，讓更多的用戶體驗到其帶來的價值。 這需要大規模的市場化應用，通過實際應用不斷反覆運算和完善，解決暴露出來的短板和問題，並在此過程中降低成本，不斷提升其服務水準。

以上，我們對中國計算產業的國產化進行了深入探討，並提出了以雲計算為基礎構建國產計算集群的新方向。 需要指出的是，**這個方案不是為了國產化而國產化，而是順應全球計算產業變革方向的順勢而為之舉，代表了全球計算產業的未來發展方向。 **

基於雲計算構建的國產計算集群，利用了全球計算產業向雲化、集群化發展的大勢，把握了雲計算資源池化、高效整合的核心思想，成功地避免了與國際巨頭正面硬碰硬的競爭。 這是一種順勢而為的策略，充分利用了我們已經擁有的國產技術和資源，釋放出了更大的潛能。

展望未來，這種策略無疑會為中國計算產業的國產化提供強有力的支援。 隨著技術的不斷反覆運算和市場的逐漸擴張，我們有信心看到一個全新的、基於國產技術的計算產業生態逐步形成。 這不僅會加速中國計算產業的國產化進程，更有可能重新定義全球計算產業的格局，使中國成為這個領域的領跑者。