中國超級計算機世界第一,芯片也是國產,為什麼這種芯片不能普及?

星星點燈777


首先要指出一點,在超級計算機排行榜中,中國的“神威·太湖之光”的確一度佔據了榜首的位置,而且我國在很長一段時間都佔據了這個榜首位置。

但是,最近發佈的超算排行榜顯示美國已經從中國手中搶走了榜首位置。當然,我們目前在超算排行榜上有數量優勢,在五百強中有兩百多個席位遠超的美國的一百出頭。但是,尷尬的是大陸地區的227套系統總算力還要略低於美國的109套系統。

這就是目前的一個大概狀況,中國在超算領域上升速度很快,而且跟美國形成了分庭抗禮的局勢。不過,整體實力來說並不見得比美國強,最多隻能說是各有千秋,甚至還稍微弱於美國。說中國超級計算機世界第一,從某些角度可能成立,但是從另外一些角度看是不成立的。當然這不是重點,中國超算實力很強這是事實。

我國目前最強的超算“神威·太湖之光”的確採用了國產芯片——安裝了40960箇中國自主研發的“申威26010”眾核處理器。首先我們應該看到這個處理器是“眾核處理器”,跟平常的PC安裝的芯片是完全不同的。這是為什麼這個芯片不能被快速普及的最重要因素。因為這個處理器是專門為超級計算機打造的,不適合普通的家用或者商用。可以打造這種高端技術,不代表就有能力快速轉化為有市場競爭力的民用產品。

這就好比什麼呢?我們可以發現世界上的超級跑車很多來自於意大利,比如說法拉利和蘭博基尼等。又好比說超豪華汽車很多來自於英國,比如勞斯萊斯和賓利等。但是在全球汽車市場上,英國和意大利的競爭力是比較一般的,遠遠落後於日美德三國,甚至於蘭博基尼和勞斯萊斯等品牌都被德國公司收購了。而超級計算機中用得芯片跟我們日常的PC和手機中使用的芯片差別豪華車跟大眾車型的差距還要大。想要普及難度可想而知。

曾經有一個網友曾經這麼說,代表人類造車技術的巔峰不是F1跑道上的那些賽車,而是豐田凱美瑞和大眾桑塔納這些車型,這個說法未必服眾,但是也有一定的道理。我們至少應該承認一點就是,普及一種技術是很有難度的一件事情。

最後,儘管說國內最強超算的確用了國產芯片,而且這個超算還是全球最厲害的幾套系統之一,但是不代表它採用的芯片就是國際先進水平。或者說作為眾核處理器可能是很厲害的,但是單核性能還是跟美國的頂級芯片有差距。美國超算“山脊”(浮點運算9.46億億次)跟中國超算“神威·太湖之光”(浮點運算9.3億億次)算力差不多,但是“山脊”僅僅使用了8640個IBM Power9中央處理器(CPU)和17,280個NVIDIA Tesla V100張量核心圖形處理單元(GPU),而“神威·太湖之光”的使用了40960個 “申威26010”眾核處理器。儘管說芯片性能不能簡單相加,但是單片芯片的性能存在明顯差距是顯而易見的事實。

最後的最後,超算實現快速發展是值得慶祝的一件事情。但是一口不能吃成一個胖子,國產芯片的普及還需要一些時日。既然可以研發出應用於超算的處理器,適合於民用市場的產品獲得突破也是值得期待的一件事情。


鎂客網


神威太湖之光確實很長時間是超級計算機第一名,處理器也是國產的,但是這個處理器是普及不了的。為什麼普及不了?先看下這個芯片是什麼樣的,你就明白了,神威太湖之光用的是國產的

眾核架構SW26010處理器, 每片處理器包括4個核心,每個核心包含一個主核(MPE)和一個8*8的從核陣列(CPEs),


這麼說你可能不理解,我們說一個類似的產品,Intel的眾核Knights Landing芯片,64核心,最低售價6000多美元,這個芯片是禁止賣給我們的,而太湖之光用的這顆國產芯片價格只會更貴。


Intel的這種芯片也沒法普及,這種芯片就是為超級計算機量身定做的,不適合消費領域。還有最關鍵的一點就是太湖之光的SW26010處理器不能裝Windows,只能跑Windows虛擬機,消費領域大家都用Windows,這也是個大問題,這就像你用手機的高通芯片裝Windows操作系統會出問題一樣。


萌哈科技


從產業鏈的角度來看,集成電路(包括CPU,FPGA, DRAM, Flash閃存芯片等)產業鏈是芯片產業的重要組成部分,大致可以分為三大板塊:集成電路設計、芯片製造和封裝測試。目前對中國來說,芯片製造能力是最薄弱的環節。

  芯片製程工藝落後3

  摩爾定律大家都很熟悉,即當價格不變時,集成電路(IC)上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。這就要求全球半導體企業持續不斷地投入巨資研究新的製程工藝,其標誌就是集成的半導體元件的線寬

  IC擁有更小的線寬,就會擁有更小的功耗,更高的工作頻率,能夠集成更多的元件,因而有更強的性能。半導體行業最先進的製程工藝從幾十微米到幾微米,再到幾百納米, 130納米,65納米,45納米,28納米,20納米,16納米,14納米,10納米,直到今年三星已經可以量產的7納米。目前,全世界最先進的IC製程工藝只掌握在三家公司手中:三星,臺積電,英特爾,而臺積電的7納米工藝要到今年底才能量產,英特爾會更晚些。唯一有可能趕上來的,就是中國。

  中國目前最先進的IC製程工藝是中芯國際和廈門聯芯的28納米制程。廈門聯芯的28納米良品率已經超過95%,而中芯國際的28納米良品率還不高,實際上對這一工藝還沒完全掌握。而中芯國際已經把14納米制程作為研發重點,爭取在2019年底之前量產。另外臺積電在南京投資的16納米工廠,目標是2018年底量產。

  這樣看來,中國的IC製程技術比世界最先進水平落後兩代以上,時間上落後三年多

(臺積電和三星的14/16納米制程工藝都是在2015年開始量產的)。

  人才是最大的瓶頸

  IC製造設備種類非常多,價格也都非常昂貴,其中最重要的是光刻機。全世界光刻機的生產廠家並不多,在28納米以上線寬的時代,日本的佳能和尼康都能製造,但是IC製程工藝進步到十幾納米以下時,佳能和尼康就基本退出了光刻機市場。目前,世界上唯一的光刻機廠家就剩下ASML,三星的7納米制程工藝就是應用ASML最先進的EUV光刻機完成的。

  ASML的主要股東是飛利浦,但三星,臺積電和英特爾都佔有股份。然而,ASML每年光刻機的產量只有不多的幾十臺,並且每臺高達一億多美元,只能優先供應它的主要股東。中國企業不但訂貨得排後,再加上交貨後生產線調試、工藝調整等,中國無論如何都會落後最先進的工藝水平3年。

  但中國IC製程落後原因並不是這個,最主要的原因在於沒有足夠的人才和技術!目前的現狀就是,即使把所有最先進的生產設備都擺在中國IC

製造企業面前,也沒有能力量產最先進的IC製程。事實上中芯國際目前就有14納米制程的全套設備,而他們的28納米制程技術都沒掌握。就好比如果沒有畫畫的技藝,就算有了最高級的畫筆和顏料也白搭。

  超過摩爾定律的IC製造業投資成本

  摩爾定律只告訴你了IC工藝如何進步,但沒告訴你建造IC工廠的投資如何增長。實際上每一代製程工藝的進步,新建工廠所需投資都大幅度增長。從70年代的幾千萬美元,到幾億美元,十幾億美元,幾十億美元,上百億美元,而最近三星,英特爾和臺積電投資的7納米生產廠,投資額都已經超過二百億美元。由於IC工廠所需投資額巨大,十幾年前中國實際上沒有多少錢投入,水平落後是必然的。

  天價的建設成本帶來兩種後果:

  第一,是小國或者新進入IC行業的國家,已經沒有經濟實力追求最先進的製程工藝了。臺灣和韓國都是在幾十年前IC工廠所需投資還沒像現在這麼大的時候就進入行業,並舉政府之力全力支持,利用舊工廠的高利潤才能撐得起對新廠房的投入。而

投入稍微不足,便會一步落後步步落後,如今歐洲和日本的IC企業都已經無力再追趕最先進的製程工藝了

  第二,鉅額的投入成本,使這些企業僅靠自家的產品無法覆蓋成本。掌握最先進工藝的廠家都必須為其它公司代工以均攤成本。這就導致了IC行業分化為沒有工廠只有設計和市場部門的FABLESS企業和只為其它企業代工生產的FAB公司。三星和英特爾都有自己品牌的IC產品,但也為其它企業代工;臺積電只有代工,沒有自己品牌IC產品的。


投資界


算是本專業吧,我也來回答一下。

中國超級計算機世界第一,芯片完全國內生產,但是你別忘了,這種生產不是規模化生產,不是民用級生產。

國家層面研發超級計算機是國家戰略問題,是不考慮成本的,至少成本不是關鍵的因素。

工業化規模生產是需要考慮生產的,按照超級計算機的資金投入去生產民用芯片,價格不是手機生產商可以承受的。

超級計算機的芯片需要考慮的是性能,性能最優化是唯一需要考慮的。

超級計算機的生產也是一個時間很長的過程,出貨量和出貨時間也是手機生產商無法承受,按照超級計算機的生產時間,國內的手機生產商10年能出一款手機就不錯了。


就和汽車行業一樣,軍用的飛機發動機可以國產,民用的汽車發動機為什麼造不了?還不是因為無法規模化、低成本化的生產麼?

民用芯片的研發可以借鑑超級計算機生產的科技,如果國家許可的話,但是因為方向不同,也只能起到借鑑參考作用了。

國內的民用級芯片的研發已經有了很大進步,華為的麒麟海思已經可以民用化,其他廠家也在加緊研發,國內芯片取代國外芯片的時間已經不會太長了。

因為中興事件,會有更多的廠家投入資本進行芯片研發,受制於人的教訓有一次就夠了,這次中興的遭遇在某種程度上也刺激了國內芯片行業的發展。

希望可以早日全面使用國產芯片,結束受制於人的窘況。

以上個人淺見,歡迎批評指正。


通信一小兵


芯片分很多種,單就計算機的CPU來說,國產芯片不是不能普及,而是性價比不高。


就以芯片的工藝來說,神威太湖之光采用的是申威26010處理芯片,這款CPU製程為40納米,相比起主流Intel CPU 14nm的工藝,不僅功耗比不高,而且單核的性能上也差不少。


神威的優勢在於眾核架構,比較適合製造並行處理的超算,而對於日常使用來說,單核性能更重要。事實上,超算和個人計算機、戰略裝備跟消費電子是兩碼事,互相之間沒有可比性。


如果真的想支持一下國產芯片,可以考慮買一部中高端的華為手機,華為的麒麟970芯片是消費電子領域真正的中國芯。


最後,以前我們的思路是利用全球化的供應鏈獲得更有性價比的產品,而這次的中興事件讓我們對自主研發有了更深刻的認識,中國芯普及只是一個時間的問題。


高挺觀點


芯片分很多種,單就計算機的CPU來說,國產芯片不是不能普及,而是性價比不高。

就以芯片的工藝來說,神威太湖之光采用的是申威26010處理芯片,這款CPU製程為40納米,相比起主流Intel CPU 14nm的工藝,不僅功耗比不高,而且單核的性能上也差不少。

神威的優勢在於眾核架構,比較適合製造並行處理的超算,而對於日常使用來說,單核性能更重要。事實上,超算和個人計算機、戰略裝備跟消費電子是兩碼事,互相之間沒有可比性。

如果真的想支持一下國產芯片,可以考慮買一部中高端的華為手機,華為的麒麟970芯片是消費電子領域真正的中國芯。

最後,以前我們的思路是利用全球化的供應鏈獲得更有性價比的產品,而這次的中興事件讓我們對自主研發有了更深刻的認識,中國芯普及只是一個時間的問題。

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主要是光刻機水平不高,蝕刻機已經達到國際領先的5nm工藝,國際上也早已對蝕刻機這一塊對大陸解禁了,包括臺積電等眾多廠商都用的國產蝕刻機,最主要光刻機還停留在90nm的水準,相當於奔騰4的水平,離世界頂尖水準還差了15年以上,這一塊也對大陸沒有解禁,我們有錢買人家都不賣給我們,以大陸開掛的水準,估計至少2025年才能達到14nm的工藝水準,但是那時候可能7nm甚至5nm已經普及,要趕上世界先進水平,至少還有10~20年的路要走,但是種一棵樹最好的時候是十年前,其次是現在,只要現在開始研發,永遠不算晚,最後還有x86的授權,華為為什麼有海思麒麟處理器?就是因為人家有arm的授權,所以才有了手機cpu的百家爭鳴,家用桌面處理器大家不是做不出來,現在只有少數幾家公司能做x86,別的都不行,因為交叉專利在intel和amd手裡,就像龍芯cpu,人家有實力,有技術,但是不支持x86就很難有市場,只有國內政府軍工等在用。現在講完這些我們回到申威處理器,就是太湖之光用的那一款,國產cpu光刻機跟不上,技術有代差,製作工藝要差很多,功耗比很低,也沒有x86授權,並且這款處理器主要是強在浮點運算上,跟家用cpu不在一個方向,所以就出現了這種尷尬的情況


高陽


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謝哥說股5


首先要清楚,超級計算機非民用領域,中國在計算機和芯片領域,說實話技術還是不如西方國家。

超級計算機的應用領域有限,所以無法像提問中說的那樣普及。而製造芯片最核心的光刻機,中國一直被封鎖。


就是因為西方國家故意封鎖這個技術,而且是針對中國,因為中國一旦擁有了光刻機技術,世界的芯片領域將會翻天覆地的變化。

因為中國市場太大,而且只要中國涉及的領域,價格一定會被壓低,這是多少年的經驗了。一旦中國突破某項技術封鎖,那麼別的國家日子就不會好過,因為中國的產品會把整個市場價格壓得很低。


我們能製造出世界第一的超級計算機,卻製造不出來世界頂級的計算機核心部件,我們也能擠入世界智能手機的前五強,但芯片還是要靠進口。這都是因為西方國家的技術封鎖。

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堅果旅行


這個問題也曾經困惑我很久。後來才明白,超級計算機世界第一,這個理解是錯誤的。

這個第一,僅僅是指計算速度,不涉及芯片的製造技術。因此也不能代表芯片的技術水準。

我們的媒體因為各種原因,常常報喜不報憂,甚至好大喜功,說一半,藏一半,導致我們閱讀報道內容之後,常常是一知半解,甚至產生誤解。以為巨型計算機的計算速度代表芯片技術的水準,就是其中之一。

實際上並非那麼回事。我們的芯片製造技術依然落後於發達國家。在技術落後的前提下,還是有途徑可以提升計算速度。而這個途徑,正好是我們民族歷來的解決問題的思路和有效辦法。那就是用數量眾多的個體合力來提升整體速度。說白了就是“人多力量大”,“眾人拾柴火焰高”。當年的小米加步槍,照樣打敗了帝國主義的坦克大炮。超級計算機也是這個道理。




所以,我們的超級計算機計算速度是提上去了,但是芯片水平遲遲沒有大的突破,依然落後。即使量產出來,也是落後的芯片,沒有市場,那還有什麼量產的意義呢?

正視我們的問題,迎頭趕上,才有出路。


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