智算中心加速布局，上游計算、存儲、互聯(lián)都涉及哪些芯片技術(shù)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李彎彎）智算中心是承載人工智能計算需求的基礎(chǔ)設(shè)施，專門用于處理AI算法和模型所需的大量計算任務(wù)。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和超算中心不同，智算中心更側(cè)重于AI算力的提供，以滿足日益增長的人工智能應(yīng)用需求。

近期，中國各地紛紛加快數(shù)字基建項目的建設(shè)步伐，智算中心成為布局重點。從北京到四川，從寧夏到河南，多地智算中心項目相繼開工或投入使用。國家統(tǒng)計局最新數(shù)據(jù)顯示，我國算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已達到世界領(lǐng)先水平，智能算力規(guī)模占比提升至逾30%。

智算中心技術(shù)架構(gòu)

智算中心的技術(shù)架構(gòu)通常包含多個層次，從底層的硬件基礎(chǔ)設(shè)施到上層的軟件平臺和算法服務(wù)，形成了一個完整的計算生態(tài)系統(tǒng)。

硬件基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括計算設(shè)備、存儲系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。計算設(shè)備包括高性能服務(wù)器、計算節(jié)點、GPU加速卡等，提供強大的計算能力和并行處理能力。這些設(shè)備是智算中心的核心組成部分，能夠支持大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜的計算任務(wù)。

存儲系統(tǒng)包括高速硬盤陣列、分布式文件系統(tǒng)、對象存儲系統(tǒng)等，用于存儲和管理海量數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)提供了高可靠性、高吞吐量和快速訪問的存儲解決方案，確保數(shù)據(jù)的安全性和可用性。

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施包括高速以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)、交換機、路由器等，支持數(shù)據(jù)傳輸和通信。這些設(shè)備提供了高帶寬和低延遲的網(wǎng)絡(luò)連接，以滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸和分布式計算的需求。

軟件平臺層包括算法和人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理平臺、AI使能軟件和開發(fā)框架、云平臺管理調(diào)度系統(tǒng)。算法和人工智能技術(shù)：包括機器學(xué)習算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理和自然語言處理等，用于數(shù)據(jù)處理、機器學(xué)習、深度學(xué)習和模型訓(xùn)練等任務(wù)。這些算法和技術(shù)是智算中心實現(xiàn)智能計算的關(guān)鍵。

大數(shù)據(jù)處理平臺：如Hadoop、Spark等，提供分布式和并行計算的能力，能夠高效地處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集。這些平臺為智算中心提供了強大的數(shù)據(jù)處理和分析能力。

AI使能軟件和開發(fā)框架：如CANN（華為昇騰AI計算架構(gòu)）、MindSpore（華為全場景AI框架）等，為AI開發(fā)者提供便捷的開發(fā)環(huán)境和工具鏈，降低AI應(yīng)用的開發(fā)門檻和成本。

云平臺管理調(diào)度系統(tǒng)：如ModelArts（華為云AI開發(fā)平臺）等，提供算力資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度服務(wù)，實現(xiàn)算力資源的靈活配置和高效利用。

智算中心涉及的芯片及企業(yè)

從計算層面來看，智算中心以人工智能計算任務(wù)為主，是AI算力的核心基礎(chǔ)設(shè)施。它采用專門的AI算力硬件，如GPU、NPU、TPU等，這些芯片擅長并行計算，能夠高效處理AI算法中的大量簡單矩陣運算任務(wù)。

智算服務(wù)器作為智算中心的主要算力硬件，通常采用“CPU+GPU”或“CPU+NPU”的異構(gòu)計算架構(gòu)，以充分發(fā)揮不同算力芯片在性能、成本和能耗上的優(yōu)勢。

這種強大的算力驅(qū)動AI模型對數(shù)據(jù)進行深度加工，源源不斷產(chǎn)生各種智慧計算服務(wù)，面向全行業(yè)領(lǐng)域提供基于深度學(xué)習技術(shù)的人工智能算法能力、算法框架和相關(guān)接口。

華為、天數(shù)智芯、摩爾線程、中科曙光、燧原科技、英偉達、英特爾、AMD等都推出有相關(guān)的芯片。如，華為推出了昇騰系列AI芯片昇騰910和昇騰310等，這些芯片專為AI訓(xùn)練和推理設(shè)計，具有高性能和低功耗的特點。昇騰系列已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、云服務(wù)和邊緣計算等領(lǐng)域，為智算中心提供強大的算力支持。

英偉達推出了多款針對AI訓(xùn)練和推理的GPU產(chǎn)品，如A100、H100等。英特爾也推出了多款A(yù)I芯片產(chǎn)品，如Habana Labs的Gaudi系列芯片，旨在與英偉達競爭。AMD在AI芯片領(lǐng)域也有所布局，推出了MI系列GPU和APU產(chǎn)品。

從存儲方面來看，智算中心需要存儲海量的數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)是AI算法訓(xùn)練和推理的基礎(chǔ)。因此，智算中心在存儲方面需要具備高容量、高可靠性、高可用性等特點。

存儲設(shè)備通常采用高性能的硬盤或固態(tài)硬盤，并配備冗余的存儲架構(gòu)，以確保數(shù)據(jù)的安全性和可訪問性。一般而言，智算中心的主要算力硬件智算服務(wù)器，其DRAM容量和NAND容量通常是傳統(tǒng)服務(wù)器的數(shù)倍。三星、美光、SK海力士等都有相關(guān)芯片都廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、云計算等領(lǐng)域，為智算中心提供高性能的存儲解決方案。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方面，智算中心的設(shè)備互聯(lián)首先依賴于硬件基礎(chǔ)設(shè)施，包括高性能的交換機、路由器、無線產(chǎn)品等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及用于連接服務(wù)器、存儲設(shè)備等的光纖、網(wǎng)線等物理介質(zhì)。為了實現(xiàn)設(shè)備間的高效互聯(lián)，智算中心通常采用高速互聯(lián)技術(shù)，如InfiniBand、RoCE（RDMA over Converged Ethernet）等。這些技術(shù)能夠提供低延遲、高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸能力，滿足AI算法對算力的需求。

在智算中心中，GPU是核心的計算單元。為了實現(xiàn)GPU之間的高效互聯(lián)，通常采用NVLink等專用通信協(xié)議，以實現(xiàn)高速的P2P（點對點）互聯(lián)帶寬。NVLink是NVIDIA開發(fā)并推出的一種私有通信協(xié)議，它采用點對點結(jié)構(gòu)、串列傳輸，可以達到數(shù)百GB/s的P2P互聯(lián)帶寬。

寫在最后

智算中心作為智慧時代的基礎(chǔ)設(shè)施，將在未來社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用場景的不斷拓展，智算中心將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。而上游產(chǎn)業(yè)鏈為智算中心提供了必要的硬件和軟件支持。這些產(chǎn)業(yè)鏈參與者的共同努力和協(xié)作，推動了智算中心計算能力的不斷提升和發(fā)展。