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对(dui)于(yu)码字工(gong)来说，如果灵感(gan)缺乏，上极(ji)术(shu)社区溜(liu)达溜(liu)达，总会有收(shou)获。笔(bi)者在极(ji)术(shu)社区的最新(xin)推荐栏目(mu)中(zhong)，发现东数(shu)西算设施白(bai)皮(pi)书的阅读量(liang)和下(xia)载量(liang)都非常高。作为(wei)国家级(ji)的算力工(gong)程，东数(shu)西算的未来发展(zhan)备受关注(zhu)。

今年开年，国(guo)家发改(gai)委联合多部门宣布同意东数(shu)西算(suan)工程的(de)建设，包括在京津(jin)冀、成(cheng)渝、内蒙古、贵州(zhou)、宁(ning)夏等八地启动建设国(guo)家算(suan)力枢纽节点(dian)，并规划张家口集(ji)群等10个国(guo)家数(shu)据中心集(ji)群。

数(shu)据(ju)中心是促进5G、人(ren)工智能、云计算等新(xin)一代数(shu)字技(ji)术发展的数(shu)据(ju)中枢和算力载体，助(zhu)推着数(shu)字经济的增长。对(dui)于数(shu)据(ju)中心来说，核心的构成(cheng)——芯(xin)片，可谓其(qi)最为关键的组成(cheng)部分。

数(shu)(shu)据中(zhong)心作为(wei)国家数(shu)(shu)字经济发(fa)(fa)展(zhan)战略的(de)重(zhong)要(yao)(yao)部分(fen)，其集成化、绿色化、智能化的(de)发(fa)(fa)展(zhan)，对于(yu)芯片也提出(chu)了许多要(yao)(yao)求(qiu)。很多读者都比较关心东数(shu)(shu)西算工程驱(qu)动下芯片的(de)发(fa)(fa)展(zhan)情况(kuang)。

东数西(xi)算，这(zhei)个大规模(mo)算力(li)工程的实施，推动着高(gao)算力(li)、高(gao)性能芯(xin)片的市(shi)场(chang)发展。在国际局势的复(fu)杂变化中，对于国产(chan)芯(xin)片厂商来说，该如何(he)突围拿(na)下市(shi)场(chang)呢(ni)？

01

新型数据中心的芯需求

作为(wei)数(shu)(shu)字(zi)经济(ji)(ji)的(de)重(zhong)要“基础(chu)底座”，数(shu)(shu)据(ju)中(zhong)心(xin)(xin)在(zai)经济(ji)(ji)和社会发展(zhan)中(zhong)扮演着(zhe)重(zhong)要的(de)角色。同时，数(shu)(shu)字(zi)经济(ji)(ji)的(de)全面开启(qi)与绿色可持续(xu)的(de)发展(zhan)需求，对数(shu)(shu)据(ju)中(zhong)心(xin)(xin)提出(chu)了(le)更新、更高(gao)(gao)的(de)要求。《新型数(shu)(shu)据(ju)中(zhong)心(xin)(xin)发展(zhan)三年行动计(ji)划（2021-2023年）》《“十四五”信(xin)息通(tong)信(xin)行业发展(zhan)规(gui)划》等在(zai)内的(de)多份政策(ce)性(xing)文件(jian)指(zhi)出(chu)，新型数(shu)(shu)据(ju)中(zhong)心(xin)(xin)要从高(gao)(gao)技术、高(gao)(gao)算(suan)力、高(gao)(gao)能(neng)效和高(gao)(gao)安全四大(da)方(fang)面出(chu)发，实现高(gao)(gao)质量(liang)发展(zhan)。在(zai)政策(ce)的(de)要求与指(zhi)引下，数(shu)(shu)据(ju)中(zhong)心(xin)(xin)迎来了(le)革新，对芯片也有(you)了(le)新的(de)需求。

东数(shu)西算工程是重要的(de)新型算力基(ji)础设施，在(zai)助(zhu)力千行百业数(shu)字化转型的(de)过程中(zhong)，芯片(pian)是基(ji)础。数(shu)字经济的(de)发展离(li)不开数(shu)据(ju)的(de)驱动，其中(zhong)涉及许多政府(fu)、金融、通信等(deng)行业的(de)敏感数(shu)据(ju)。底层算力设施对(dui)CPU的(de)首要需求是信息安全保障(zhang)。

其次是高(gao)(gao)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)需求。数(shu)据(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心可以对数(shu)据(ju)进(jin)行集中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)管理，也就(jiu)是数(shu)据(ju)的(de)(de)(de)(de)交(jiao)换、计(ji)算、存储等。其中(zhong)(zhong)(zhong)计(ji)算是数(shu)据(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)(de)核(he)心功能(neng)。芯片性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)提(ti)升，不仅带来智能(neng)化(hua)与高(gao)(gao)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)服(fu)务，也能(neng)助力(li)数(shu)据(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)(de)绿色化(hua)发(fa)展。

据(ju)(ju)前瞻产(chan)业研究院数(shu)(shu)据(ju)(ju)，数(shu)(shu)据(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心的(de)耗(hao)能部分主要包括IT设(she)(she)备、制冷系(xi)(xi)统(tong)、供配电系(xi)(xi)统(tong)、照明系(xi)(xi)统(tong)及其他(ta)设(she)(she)施。由服(fu)务(wu)器、存储和网络通信设(she)(she)备等所(suo)构成的(de)IT设(she)(she)备系(xi)(xi)统(tong)所(suo)产(chan)生的(de)功(gong)耗(hao)约(yue)(yue)占(zhan)(zhan)数(shu)(shu)据(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心总功(gong)耗(hao)的(de)45%，其中(zhong)(zhong)服(fu)务(wu)器系(xi)(xi)统(tong)约(yue)(yue)占(zhan)(zhan)50%，存储系(xi)(xi)统(tong)约(yue)(yue)占(zhan)(zhan)35%，网络通信设(she)(she)备约(yue)(yue)占(zhan)(zhan)15%，空调系(xi)(xi)统(tong)产(chan)生的(de)功(gong)耗(hao)约(yue)(yue)占(zhan)(zhan)数(shu)(shu)据(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心总功(gong)耗(hao)的(de)40%。我们可(ke)以(yi)看到，对数(shu)(shu)据(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心IT设(she)(she)备服(fu)务(wu)器系(xi)(xi)统(tong)的(de)升级对数(shu)(shu)据(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心的(de)低碳化发展意义重大。服(fu)务(wu)器性能与(yu)功(gong)耗(hao)的(de)优(you)化，就意味着单位(wei)能耗(hao)的(de)降低。

最后是与其(qi)他技(ji)术的(de)(de)融合。比如与密(mi)码(ma)学技(ji)术的(de)(de)融合，可(ke)以(yi)(yi)保障数据的(de)(de)安全隐私。数据中心流量的(de)(de)激增，安全问题的(de)(de)复杂(za)程度与范围都(dou)变(bian)大了。传统用软件进行加解(jie)密(mi)的(de)(de)计(ji)算非常消耗CPU。通过将(jiang)(jiang)安全技(ji)术与专(zhuan)用的(de)(de)模(mo)块硬件或DPU连接，将(jiang)(jiang)过去(qu)在CPU的(de)(de)算法去(qu)卸载到专(zhuan)用引擎(qing)上，可(ke)以(yi)(yi)释放CPU内存的(de)(de)同时提升加解(jie)密(mi)性能。

高(gao)性能、易(yi)融(rong)合(he)等这些新(xin)型数据中心主(zhu)要的(de)芯需求，也(ye)为国产芯片厂商(shang)的(de)发展(zhan)勾勒出高(gao)性能芯片的(de)大(da)致方向。结合(he)自身的(de)优势特长，芯片厂商(shang)需要在数据中心如(ru)火(huo)如(ru)荼(tu)的(de)发展(zhan)中寻求突围。

02

竞技场的突围之路

数(shu)(shu)据中(zhong)心的(de)集成化发展，处理的(de)数(shu)(shu)据、资源的(de)管理任务(wu)变得复杂。这也对芯片的(de)数(shu)(shu)据处理能力提出了要求：更大的(de)带(dai)宽与更大的(de)存储(chu)。

数据(ju)的(de)(de)(de)整合传输、分(fen)布(bu)式计(ji)算等也是(shi)必不可少的(de)(de)(de)方(fang)(fang)(fang)式。在复杂的(de)(de)(de)国(guo)(guo)(guo)(guo)际局(ju)势中(zhong)，外(wai)部的(de)(de)(de)供应环(huan)境多变。对于国(guo)(guo)(guo)(guo)产芯(xin)(xin)片(pian)厂商(shang)来说，要达到像国(guo)(guo)(guo)(guo)外(wai)技术(shu)标准(zhun)较高的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)水准(zhun)，国(guo)(guo)(guo)(guo)产芯(xin)(xin)片(pian)厂商(shang)一方(fang)(fang)(fang)面(mian)需要在芯(xin)(xin)片(pian)底层架构(gou)的(de)(de)(de)创(chuang)新(xin)、制程(cheng)(cheng)工艺方(fang)(fang)(fang)面(mian)等方(fang)(fang)(fang)向发(fa)力。现有(you)的(de)(de)(de)指令集(ji)架构(gou)，海外(wai)巨头(tou)更加具有(you)优势。在架构(gou)设计(ji)方(fang)(fang)(fang)面(mian)，国(guo)(guo)(guo)(guo)内芯(xin)(xin)片(pian)厂商(shang)还有(you)升(sheng)级增(zeng)长的(de)(de)(de)空(kong)间。通过底层架构(gou)的(de)(de)(de)创(chuang)新(xin)与制程(cheng)(cheng)工艺的(de)(de)(de)迭代(dai)来实(shi)现计(ji)算效率的(de)(de)(de)数量级提(ti)升(sheng)。

一(yi)些(xie)芯片(pian)(pian)(pian)厂商(shang)(shang)趟(tang)上了这(zhei)条道路。国(guo)内某芯片(pian)(pian)(pian)厂商(shang)(shang)的(de)DPU已经流片(pian)(pian)(pian)。传统数据中心(xin)以CPU为(wei)核心(xin)架(jia)构(gou)，DPU的(de)出现以更(geng)专(zhuan)的(de)性能(neng)满足数据中心(xin)计算、数据处理等需(xu)求(qiu)。随着软硬件架(jia)构(gou)的(de)深入融合发展，DPU将会成为(wei)众(zhong)厂商(shang)(shang)争先发展的(de)下一(yi)代数据中心(xin)核心(xin)计算单(dan)元。

当(dang)然，现实的(de)(de)(de)情况并不是所(suo)有的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片厂商(shang)(shang)都可(ke)以(yi)完成(cheng)(cheng)独(du)立(li)完成(cheng)(cheng)芯(xin)(xin)片架构设(she)(she)计与(yu)(yu)研发(fa)。应用成(cheng)(cheng)熟设(she)(she)计模块的(de)(de)(de)IP或产品(pin)服务也(ye)是许多(duo)企(qi)业(ye)的(de)(de)(de)选择。例如(ru)可(ke)供(gong)(gong)选择的(de)(de)(de)第(di)三(san)(san)方IP企(qi)业(ye)安谋(mou)科(ke)(ke)技、锐(rui)成(cheng)(cheng)芯(xin)(xin)微等。安谋(mou)科(ke)(ke)技提供(gong)(gong)的(de)(de)(de)IP设(she)(she)计与(yu)(yu)自(zi)研产品(pin)，可(ke)以(yi)为许多(duo)芯(xin)(xin)片厂商(shang)(shang)定制(zhi)高性能芯(xin)(xin)片并提供(gong)(gong)服务。从(cong)手(shou)机、PC乃至排名(ming)世(shi)界第(di)二的(de)(de)(de)超级计算机富(fu)岳，都能看(kan)到(dao)基于Arm架构的(de)(de)(de)高性能芯(xin)(xin)片。借助这些第(di)三(san)(san)方厂商(shang)(shang)的(de)(de)(de)势能，国产芯(xin)(xin)片厂商(shang)(shang)也(ye)可(ke)以(yi)更快地迭(die)代(dai)创新。

在(zai)数(shu)据(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心处(chu)(chu)理器(qi)之外，芯片厂商的(de)思路也可(ke)以前置(zhi)到数(shu)据(ju)流入数(shu)据(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心前的(de)各(ge)大边(bian)缘设(she)(she)备(bei)(bei)中(zhong)(zhong)(zhong)，在(zai)各(ge)类边(bian)缘处(chu)(chu)理器(qi)上发力(li)(li)。厂商可(ke)以考虑通过提(ti)升(sheng)边(bian)缘设(she)(she)备(bei)(bei)CPU性能、降低(di)集成SOC芯片功(gong)耗等(deng)，整(zheng)体(ti)提(ti)升(sheng)边(bian)缘设(she)(she)备(bei)(bei)计(ji)(ji)算(suan)的(de)能力(li)(li)，减(jian)轻数(shu)据(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心处(chu)(chu)理数(shu)据(ju)的(de)压力(li)(li)。比如(ru)在(zai)一些(xie)高(gao)功(gong)耗场景(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)，通过高(gao)度集成化、低(di)功(gong)耗的(de)设(she)(she)计(ji)(ji)，将各(ge)类接口集成在(zai)单芯片中(zhong)(zhong)(zhong)，定制化算(suan)法来降低(di)功(gong)耗；设(she)(she)计(ji)(ji)通用处(chu)(chu)理器(qi)作为(wei)专用设(she)(she)备(bei)(bei)，为(wei)一些(xie)场景(jing)提(ti)供算(suan)力(li)(li)服务(wu)，提(ti)升(sheng)边(bian)缘设(she)(she)备(bei)(bei)的(de)算(suan)力(li)(li)等(deng)。

对于芯(xin)(xin)片厂(chang)商(shang)(shang)(shang)来(lai)说，也需(xu)(xu)要重视产(chan)业(ye)(ye)链上下游(you)(you)的(de)协(xie)同(tong)。芯(xin)(xin)片产(chan)业(ye)(ye)的(de)整体产(chan)业(ye)(ye)链条冗长，覆盖的(de)门(men)类广。许多国产(chan)芯(xin)(xin)片厂(chang)商(shang)(shang)(shang)，较为擅长的(de)是芯(xin)(xin)片设计的(de)能力，但产(chan)能方(fang)面的(de)能力欠(qian)缺。高(gao)性能芯(xin)(xin)片行(xing)业(ye)(ye)的(de)发(fa)展需(xu)(xu)要产(chan)业(ye)(ye)链上下游(you)(you)的(de)协(xie)同(tong)。厂(chang)商(shang)(shang)(shang)可(ke)以选(xuan)择通过战略合作(zuo)、产(chan)品技术(shu)支持(chi)、协(xie)作(zuo)项目(mu)等形式，推动行(xing)业(ye)(ye)软硬件、解(jie)决方(fang)案、工具链、行(xing)业(ye)(ye)标准等生态环节的(de)发(fa)展，最(zui)终实现促进(jin)自身的(de)迭代。

这(zhei)些突(tu)(tu)围(wei)路径落(luo)在(zai)(zai)纸面上讨论看(kan)起来轻飘飘，对于国产芯片的(de)(de)(de)(de)发展来说，都是(shi)大山(shan)一样的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)，难以翻越。在(zai)(zai)半(ban)导(dao)体这(zhei)个(ge)行业里，市(shi)场格局一旦(dan)定型，几乎就很难打破。每一个(ge)产业突(tu)(tu)破与难点(dian)的(de)(de)(de)(de)展开，都需要(yao)堆砌(qi)大量的(de)(de)(de)(de)资源与创(chuang)新。国产芯片的(de)(de)(de)(de)突(tu)(tu)围(wei)道阻且长。而面临(lin)未来算力网络的(de)(de)(de)(de)部署，也(ye)有(you)不(bu)少的(de)(de)(de)(de)问题待解决。

03

算力网络中的“大考”

随着(zhe)数据中(zhong)(zhong)(zhong)心节点的部署完成，算(suan)力网(wang)络(luo)的构(gou)建也(ye)在推进中(zhong)(zhong)(zhong)。中(zhong)(zhong)(zhong)国算(suan)力网(wang)智算(suan)网(wang)络(luo)已经上线。东数西算(suan)的枢纽节点，各地的智算(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)心、超算(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)心未来(lai)都会陆(lu)陆(lu)续(xu)续(xu)并入到算(suan)力网(wang)络(luo)中(zhong)(zhong)(zhong)，形成一张随时取用算(suan)力的便(bian)捷大网(wang)。

对于(yu)数据(ju)中心(xin)来(lai)说，未(wei)来(lai)分布式的(de)(de)数据(ju)中心(xin)节点(dian)将由算(suan)(suan)力网络(luo)连(lian)接起来(lai)，统筹分配和调度计算(suan)(suan)任(ren)务，实现算(suan)(suan)力价值的(de)(de)最大化。面对复杂多变(bian)的(de)(de)数据(ju)跨(kua)节点(dian)传(chuan)输与调度等，国产(chan)芯片厂商还需(xu)要解决这(zhei)几方面的(de)(de)问题。

供需双方的(de)交流与匹(pi)配。面对(dui)不同规模的(de)数据中心与多种功能(neng)的(de)芯(xin)片，双方的(de)需求信息较(jiao)为模糊，芯(xin)片厂商(shang)需要解决与数据中心方沟通不充(chong)分的(de)问题，最(zui)终实现(xian)互相匹(pi)配契合(he)的(de)需求与服务。

数(shu)据(ju)跨数(shu)据(ju)中心节点的(de)(de)调度与流动，对芯片的(de)(de)性能(neng)如压(ya)(ya)(ya)缩(suo)、解(jie)压(ya)(ya)(ya)能(neng)力的(de)(de)提升有一定的(de)(de)要求。海(hai)量的(de)(de)数(shu)据(ju)需要在传输前压(ya)(ya)(ya)缩(suo)，在存储前解(jie)压(ya)(ya)(ya)，需要芯片厂(chang)商(shang)提升芯片无损压(ya)(ya)(ya)缩(suo)的(de)(de)技术。

通用的(de)边(bian)缘(yuan)算(suan)力产品(pin)(pin)方案(an)。边(bian)缘(yuan)计算(suan)的(de)场景(jing)多，设备多，需求(qiu)量大，对CPU性能与(yu)功耗要求(qiu)较(jiao)(jiao)高。比(bi)如面对算(suan)力要求(qiu)较(jiao)(jiao)高的(de)场景(jing)工(gong)业互联网(wang)、远程医疗、智能汽车等，芯片厂商需要提供(gong)更加通用的(de)边(bian)缘(yuan)算(suan)力产品(pin)(pin)方案(an)。提升边(bian)缘(yuan)设备服务器的(de)适(shi)配性与(yu)易用性，便(bian)于实(shi)现端到端的(de)自动化部署。

东数(shu)西算工(gong)程，会(hui)(hui)给高性(xing)能(neng)芯片市场会(hui)(hui)带来波动，但不会(hui)(hui)带来产能(neng)井喷式的发展。更多的层面是对芯片本身性(xing)能(neng)方(fang)面的提升，也(ye)就是从算法和硬件两个方(fang)面的同时优(you)化。芯片厂商(shang)需要提升自身软硬件协(xie)同的能(neng)力。

围绕(rao)着(zhe)(zhe)数(shu)(shu)据中(zhong)心，东数(shu)(shu)西(xi)算(suan)工程与一体化算(suan)力网络的(de)(de)建(jian)设，这(zhei)些算(suan)力设施的(de)(de)构(gou)建(jian)带来机遇的(de)(de)同时(shi)挑战(zhan)(zhan)也不少，留给国(guo)产(chan)芯(xin)片厂(chang)(chang)商(shang)突围的(de)(de)时(shi)间(jian)紧迫。这(zhei)是场(chang)(chang)(chang)对芯(xin)片厂(chang)(chang)商(shang)的(de)(de)综合大考。既(ji)要快(kuai)速上马，服务(wu)好东数(shu)(shu)西(xi)算(suan)工程，也需要在这(zhei)个竞(jing)技场(chang)(chang)(chang)中(zhong)留下来交出(chu)答卷。这(zhei)场(chang)(chang)(chang)战(zhan)(zhan)役中(zhong)，没有喘息的(de)(de)空间(jian)。复杂多变的(de)(de)芯(xin)片市场(chang)(chang)(chang)，各路(lu)队伍已经集结(jie)完毕，向着(zhe)(zhe)内心描绘出(chu)的(de)(de)蓝图(tu)开启了冲刺跑。