當今社會，新興技術和應用不斷涌現，無論是以數據中心和云計算為代表的高性能計算應用，還是以手機為代表的消費類應用，對處理器算力的需求都越來越高，且要處理的信息也越來越復雜，單一類型的架構和處理器已經無法勝任。既要保證算力和性能，又要具備多類型任務的處理能力，還要控制好功耗和成本，滿足以上要求的異構計算已然成為解決算力瓶頸的重要方式，為計算帶來全新可能性。近日，英特爾研究院副總裁、英特爾中國研究院院長宋繼強接受了《中國電子報》記者獨家專訪，發表了對異構計算未來發展方向的看法。

異構計算面臨三大瓶頸

《中國電子報》：異構計算當前的市場發展情況是怎樣的？有哪些亟待突破的技術難點？

宋繼強：異構計算目前面臨幾個瓶頸。一是技術設計流程的協同問題。如果做一個不帶Chiplet先進封裝的芯片，如SoC，所有的設計都可以在前端設計軟件里完成，再到后端工藝流片。但如果未來這個芯片要與其他不同廠商的芯粒一起互聯互通，協同工作，為了保證電和傳輸通路不出現問題，在開始協同工作前，可能需要進行TSV（硅通孔）。這就需要提前知道這個芯片是否要打孔？怎么打？留多少空間？這些問題都會影響到包括后端設計軟件和前端設計的整個設計流程，和現在的設計流程不太一樣。

二是需要統一各個廠商芯粒之間的互連標準。未來全球各大芯片制造商、科技巨頭的芯粒可能會集成在一個芯片上，目前它們相互之間的互連標準并不統一，不同的廠商有不同的設計標準，所能支持的速率、間距、功耗等都不一致，各個廠商之間還并沒有做好互聯互通的準備。最近英特爾攜手其他企業，推出了UCIe標準，未來就可以把不同廠商的芯粒連到一起，形成一個符合要求的、大的、封裝級的集成芯片。

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

綜合來說，我覺得異構計算在技術方面、互連方面和軟件方面都面臨瓶頸，仍然沒有達到未來的要求，所以英特爾oneAPI仍將繼續演進。

《中國電子報》：異構計算是否會成為下一個全球競爭點？英特爾未來在異構計算方面會有怎樣的布局呢？

宋繼強：異構已經成為了新的全球競爭點。現在主流的芯片供應商，都想把異構的布局變得更加完整。想要在異構競爭中脫穎而出：一是要有不同架構積累；二是在不同的工藝節點上有不同的資源可以去利用；三是提前布局和規劃封裝級別的技術。異構需要布局架構、生產工藝以及封裝技術，這都是為了建立未來更加完整的異構生態。因為生態里會包含不同架構的IP模塊或芯粒模塊，在不同的制程工藝上，能以最好的性價比去生產這些模塊，還要能夠用最標準的方法把它們串連起來；四是需要有一套方便且好用的軟件，只需上層應用者指定功能需求，下層就可以隨著異構變化自動取遷移。

異構是“東數西算”的底層支撐

《中國電子報》：您覺得“東數西算”工程會為芯片產業帶來什么樣的作用？您對“東數西算”工程有怎樣的實施建議呢？

宋繼強：“東數西算”是非常棒的工程。首先，這個工程非常精準地看到了未來在數字化轉型之后，所需要的大量算力，而算力本身又分成很多種，并不是建一個大的計算中心就能解決所有問題。所以要先將算力網給搭建起來，按照數據的產生和算力的使用情況，基本上就形成了一個比較完美的布局。

“東數西算”希望能實現節省電力，因為東部應用較多，產生的數據就會很多，但東部的電、地等開銷較大，建數據中心的成本高。西部用電用地便宜、綠色，更適合建大的數據中心。把數據從東部送過去算好了之后再送回來，這個概念非常好，但中間也會遇到一些問題。因為應用是多樣化的，有一些應用可以支撐傳輸的延時，有一些應用則無法支撐。

所以在建設前需要考慮幾個基礎前提：一是要把算力網絡的綜合延遲降低，面對多種不同的算力，如何將它連好，連好之后如何快速、靈活地遷移負載；二是為了滿足實時性的要求，比如做需要支持實時支付、支持智能駕駛的業務，就不能把數據傳到西部算完了再回來，所有還得在最發達的數據產生的地方去建數據中心，尤其像長三角地區等應用量大的地區。這與英特爾此前提出的邊緣計算是一個概念，不可能什么計算都依賴遠處的算力支持，有一些還是需要劃分在本地區做運算。

“東數西算”是一個非常好的構思和非常大的概念，在它具體實施的時候，要考慮區分不同的工作負載、網絡延遲以及如何在未來開發這方面的應用時更加透明。比如這個應用需要什么樣的加速，需要多長時間的延遲，它能否進行自動分配。如果未來編程人員還要去想：我需要保證QOS（服務質量）到什么地步？如果保證不了應該怎么辦？這些問題會給編程人員帶來很大的負擔。假設編程人員把需求提出來時，系統就能自動滿足，這對軟硬件系統有很強的QOS（服務質量）要求。

異構計算方面，這種大型的計算中心內部，CPU、GPU、FPGA、DPU、專用加速器等，對處理不同種類的工作數據各有優勢與劣勢，也有運營成本高低之分，所以未來一定要綜合部署，多種架構可能都需要涵蓋，而且要有機聯合起來。

算力是指標，但性能更重要

《中國電子報》：英特爾在異構計算領域是否有了新的研發進展？突破了哪些技術瓶頸？會對算力帶來怎樣的提升？

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

其次，英特爾在圖形（Graphics）大規模并行處理的架構方面，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算芯片，并且根據要求去分級。

最后，IPU現在已經逐漸往主流方向發展，做法也變得多種多樣，比如想要偏向卸載計算，就可以將網絡管理、虛擬化、存儲管理相關的計算進行分別卸載。

所以在異構計算領域，會越來越精細地去拆分那些特性不同、要求不同的工作負載，然后逐漸統一化、標準化。未來的異構要根據不同的場景、數據種類和處理的延時、帶寬要求進行設計，在這個新的發展趨勢下，可以看到在CPU和GPU之外，會有更多種類的“PU”出現。

算力是一個指標，它可以將一個比較復雜的事情簡單化，可如果只去看芯片上足電運行時，能提供多少算力，客戶是不會僅憑這個算力購買的，還是更看重性能。且單單只提算力也對現在提倡的“綠色計算”不是一件好事。

英特爾的優勢在于，首先，技術基礎穩固且強大。英特爾在架構、制程工藝上都積累了很強的基礎，并且在全新IDM2.0戰略領導下，可以看到英特爾在架構和制程工藝兩方面迭代演進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，英特爾有多種架構和不同加速器去處理合適的應用負載。英特爾現在非常明確的在支持開放IP，和客戶聯合定制芯片。

最后，英特爾秉持的“軟件優先”理念。這對開發者來說尤為重要。例如英特爾的oneAPI，就是讓開發者知道未來可以信賴這套API，不會因為將來硬件更換了又要重新選。

現在行業正在轉向以異構為基礎的技術新生態，雖然短期會有一些曲折，但大家一起堅持下來，未來還是能把這件事情做好的。

《中國電子報》：英特爾發布了代號為Falcon Shores的新架構設計。您能否介紹一下，該產品具備怎樣的特點和差異化優勢？

宋繼強：FalconShores架構運用了更新的做法。可以把x86與Xe顯卡集成在同一插槽，對于原本只能加載至強高性能CPU的處理器主板來講，就可以在不改變主板的設計的前提下，直接插入芯粒，封裝之后用做CPU運算的內核，比如性能核、能效核以及Xe架構的圖形內核。Xe的內核分兩種架構：一種是專門針對圖形進行了優化，稱為HPG（High-PerformanceGraphics）；另外一種是專門針對高性能計算進行了優化，稱為HPC。

Falcon Shores架構最獨特的點是可以根據客戶的需求，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，這是一個創新。

此外，FalconShores架構可以集成更多的高帶寬內存。Falcon Shores架構將提供超過5倍的每瓦性能、計算密度以及內存容量和帶寬提升。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進行實施，更具靈活性。

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