隨著對(duì)宇宙的了解逐漸深入，人類對(duì)世界的好奇與想象愈發(fā)多樣，而解決未知的方式則離不開大量數(shù)據(jù)的積累與處理。大數(shù)據(jù)時(shí)代下，各行各業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理及分析的需求皆愈發(fā)高漲。作為此類挑戰(zhàn)的應(yīng)對(duì)方式之一，超級(jí)計(jì)算機(jī)通過集中大量處理器，執(zhí)行個(gè)人計(jì)算機(jī)無法完成的海量數(shù)據(jù)高性能運(yùn)算。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年，全球超級(jí)計(jì)算機(jī)市場規(guī)模達(dá)76.1億美元，且將在2022-2030年內(nèi)以9.5%的年復(fù)合增長率迅速拓展，于2030年達(dá)172.2億美元1。在今年5月30日于德國漢堡舉行的第59屆國際超算大會(huì)上，全球超級(jí)計(jì)算機(jī)最新TOP500榜單正式發(fā)布。其中，位列第一的是Frontier超級(jí)計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算性能達(dá)到了1.102 Exaflop/s*（即每秒可完成1.102百億億次浮點(diǎn)運(yùn)算）2。這也意味著，如果地球上每一個(gè)人每秒完成一次計(jì)算，全球人口仍需要約四千年才能完成Frontier超級(jí)計(jì)算機(jī)在一秒內(nèi)所完成的計(jì)算量——超級(jí)計(jì)算機(jī)性能的百億億次時(shí)代已然開啟。

*Exaflop/s: 衡量超級(jí)計(jì)算機(jī)性能的單位，表示該計(jì)算機(jī)每秒可進(jìn)行1018次浮點(diǎn)運(yùn)算。

“超級(jí)”算力：突破想象、開創(chuàng)未來

超級(jí)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力究竟有多強(qiáng)？圖1展示的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP10榜單3便以數(shù)據(jù)形式直觀地體現(xiàn)了當(dāng)下全球超級(jí)計(jì)算機(jī)的“硬核”實(shí)力。

圖1：2022年6月公布的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP10榜單

盡管內(nèi)核數(shù)量對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能起到重要作用，但內(nèi)核數(shù)量絕非衡量超級(jí)計(jì)算機(jī)性能唯一標(biāo)準(zhǔn)。就本質(zhì)而言，超級(jí)計(jì)算機(jī)的硬件部分同普通計(jì)算機(jī)一樣，由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成。然而，各個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)所采用的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不相同，并開發(fā)專有的操作系統(tǒng)，采用并行設(shè)備的方式，使內(nèi)存容量以指數(shù)級(jí)上升，遠(yuǎn)超普通計(jì)算機(jī)的水平，實(shí)現(xiàn)同時(shí)處理多個(gè)大型計(jì)算任務(wù)的目標(biāo)。

圖2：超級(jí)計(jì)算機(jī)當(dāng)前主要應(yīng)用領(lǐng)域

超級(jí)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力也賦予其更為廣闊的實(shí)踐前景。目前在世界范圍內(nèi)，超級(jí)計(jì)算機(jī)多應(yīng)用于以復(fù)雜運(yùn)算為基礎(chǔ)的科技場景，并不斷拓寬人類的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，開創(chuàng)未來的更多可能。深度學(xué)習(xí)使機(jī)器學(xué)習(xí)向人工智能邁進(jìn)，讓機(jī)器像人一樣具有學(xué)習(xí)分析能力；全球大氣數(shù)值公里尺度的模擬將有效提高極端天氣事件預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性；人類基因組數(shù)據(jù)庫的建立正推動(dòng)著遺傳學(xué)研究以應(yīng)對(duì)疾病發(fā)展……

SK海力士HBM3為超算加速

超級(jí)計(jì)算機(jī)規(guī)模龐大，但它的順利運(yùn)行離不開尺寸精巧的芯片支持。作為核心元件，中央處理器（CPU，Central Processing Unit）內(nèi)核和圖形處理器（GPU，Graphics Processing Unit）在自身性能不斷升級(jí)的同時(shí)，也依靠架構(gòu)的優(yōu)化及調(diào)整，實(shí)現(xiàn)整體計(jì)算密度與性能功耗比的提升，兼顧通用計(jì)算性能與加速性能4。

圖3：超級(jí)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)解析

在超級(jí)計(jì)算機(jī)以令人驚訝的速度不斷超越，實(shí)現(xiàn)升級(jí)的背后，存儲(chǔ)芯片的性能持續(xù)提升，不斷突破閾值，為其提供了有力支持。越來越多的超級(jí)計(jì)算機(jī)也在服務(wù)器上使用高帶寬存儲(chǔ)器（HBM，High Bandwidth Memory），通過堆疊內(nèi)存芯片，將處理器和內(nèi)存組合在一起，讓內(nèi)存設(shè)備靠近CPU或GPU，提高輸入/輸出性能，構(gòu)建高性能系統(tǒng)。HBM已成為超級(jí)計(jì)算機(jī)這一下一代應(yīng)用的重要技術(shù)推動(dòng)因素。

SK海力士的HBM3是當(dāng)前業(yè)界性能最佳的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM，Dynamic Random Access Memory），數(shù)據(jù)處理速度與上一代HBM2E相比提高了約78%，達(dá)819GB/s，相當(dāng)于能夠在一秒內(nèi)傳輸 163部全高清(Full-HD)電影(每部5GB)。此外，它還內(nèi)置了ECC校檢，可以修復(fù)自身DRAM單元的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，極大程度上增強(qiáng)了性能及數(shù)據(jù)處理的可靠性5。

作為HBM3的先行者，SK海力士率先研發(fā)出并量產(chǎn)這一業(yè)界最高速、最大容量的存儲(chǔ)器。通過與客戶的協(xié)力合作，SK海力士的HBM3將有望以強(qiáng)大算力支持超級(jí)計(jì)算機(jī)，助力超算達(dá)到百億億級(jí)性能，為其未來應(yīng)用提供更廣大的潛力。

鑒于行業(yè)整體發(fā)展、技術(shù)革新等積極要素，超級(jí)計(jì)算機(jī)性能逐年以指數(shù)級(jí)上升，超算市場蓬勃發(fā)展。這為數(shù)字化發(fā)展規(guī)劃了更為明晰且充分的前景，也為人類社會(huì)未來開創(chuàng)更多可能。在HBM3為超級(jí)計(jì)算機(jī)提供加速度的同時(shí)，SK海力士也持續(xù)投入研發(fā)更高性能的存儲(chǔ)器方案，深化存儲(chǔ)芯片性能發(fā)展，不斷鞏固高端存儲(chǔ)器市場領(lǐng)導(dǎo)力。

此外，通過對(duì)尖端行業(yè)動(dòng)向的密切關(guān)注，以及持續(xù)、開放的協(xié)同合作，SK海力士在洞悉客戶需求的基礎(chǔ)之上提供更為契合的解決方案，以自身產(chǎn)品為其打造更多可能，促進(jìn)信息技術(shù)企業(yè)發(fā)揮更多想象力。今后，SK海力士也將積極推進(jìn)更為廣泛的合作，攜手伙伴，共同突破現(xiàn)代技術(shù)的創(chuàng)新可能，開創(chuàng)超越想象的未來世界。
編輯：黃飛

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