華為鯤鵬920：一顆勇敢的“芯”

蘇月

如今，各行各業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型如火如荼，計(jì)算產(chǎn)業(yè)新的大航海時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。

“夫舊而能守，斯亦已矣！然鄙人以為人之處于世也，如逆水許舟，不進(jìn)則退。”

華為堅(jiān)定不移地投入計(jì)算產(chǎn)業(yè)，從最難的架構(gòu)突破做起，自研處理器，以此為基礎(chǔ)打造產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建生態(tài)。華為期待的是千帆競(jìng)發(fā)，而不是獨(dú)舟奮進(jìn)。

然而，功夫不負(fù)有心人，華為“芯”再一次得到了證明。

在第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，華為鯤鵬920作為業(yè)界首顆兼容Arm架構(gòu)的64核數(shù)據(jù)中心處理器，憑借高性能、高吞吐、高集成和高能效等特性通過(guò)大會(huì)評(píng)委的一致認(rèn)可，榮獲領(lǐng)先科技成果獎(jiǎng)。這是繼華為麒麟960昇、騰310 AI處理器獲獎(jiǎng)之后，華為再一次捧得領(lǐng)先科技成果獎(jiǎng)獎(jiǎng)杯。

把計(jì)算推向新高度

今天的IT環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，應(yīng)用越來(lái)越豐富，典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景如：云場(chǎng)景（WEB/APP）、存儲(chǔ)（分布式）、ARM原生應(yīng)用和大數(shù)據(jù)的大規(guī)模并行分析。多種數(shù)據(jù)類型、多種Workload要求新的計(jì)算架構(gòu)，多種計(jì)算架構(gòu)的組合才是最優(yōu)的解決路徑。

本次獲獎(jiǎng)的鯤鵬920處理器是華為自主設(shè)計(jì)的高性能服務(wù)處理器，其在高性能、高吞吐、高集成和高能效方面的創(chuàng)新突破，把計(jì)算推向新高度。

高性能

鯤鵬920處理器采用華為自主開(kāi)發(fā)的處理器內(nèi)核，兼容ARMV8.2指令集，通過(guò)優(yōu)化分支預(yù)測(cè)算法、提升運(yùn)算單元數(shù)量、改進(jìn)內(nèi)存子系統(tǒng)架構(gòu)等一系列微架構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅提高了處理器單核性能。

同時(shí)，鯤鵬920采用自研Mesh互聯(lián)Fabric，單芯片集成最多64個(gè)自研核，典型主頻2.6 GHz。業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)Benchmark SPECint_rate_base2006@GCC 7.3.0 -O2評(píng)分超過(guò)930，超越業(yè)界主流CPU，將性能紀(jì)錄提升了25 %，創(chuàng)造計(jì)算性能新紀(jì)錄。

高吞吐

鯤鵬920處理器在設(shè)計(jì)之初就開(kāi)展了芯片封裝、單板PCB聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)，攻克芯片超大封裝的可靠性及單板可靠性難題。成功將DDR4的通道數(shù)從當(dāng)前主流的6個(gè)通道提升到8通道，DDR4的典型主頻從2 666 MHz提升至2 933 MHz，內(nèi)存帶寬高出主流芯片60 %，保證了鯤鵬920超強(qiáng)算力的高效輸出。

同時(shí)，鯤鵬920處理器還率先集成PCIe 4.0、CCIX等高速接口，單槽位接口速率為業(yè)界主流速率的2倍，使得鯤鵬920可以更高效地和外設(shè)或其他異構(gòu)計(jì)算單元通信，有效提升存儲(chǔ)及各類加速器的性能。集成2個(gè)100 G RoCE端口，網(wǎng)絡(luò)帶寬從主流的25 GE提升到100 GE，速率提升4倍。

高集成

鯤鵬920采用7 nm制程工藝，它不僅是一顆通用CPU，還同時(shí)集成了南橋、網(wǎng)卡和SAS存儲(chǔ)控制器等3種芯片，做到集成度業(yè)界第一，單顆芯片實(shí)現(xiàn)4顆芯片的功能，釋放出更多槽位擴(kuò)展更多功能，大幅提高系統(tǒng)的集成度，也給客戶的TCO帶來(lái)收益。

高能效

云計(jì)算的興起，使數(shù)據(jù)中心規(guī)模越來(lái)越大，從幾臺(tái)服務(wù)器、幾個(gè)機(jī)架演變成以萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器為單位的數(shù)據(jù)中心集群。占地空間和能源消耗成為大型數(shù)據(jù)中心的重要影響因素，節(jié)能具有更重要的意義。

鯤鵬920處理器在創(chuàng)造計(jì)算性能紀(jì)錄的同時(shí)，功耗比性能標(biāo)桿處理器更低，能效比超過(guò)主流處理器30 %。在大規(guī)模數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)實(shí)踐中，每萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器可以每年省電1千萬(wàn)度，碳排放每年減少10 000噸。

讓計(jì)算無(wú)死角

華為從2004年開(kāi)始投資研發(fā)第一顆嵌入式處理芯片，歷經(jīng)15年，目前投入超過(guò)2萬(wàn)名工程師，形成了以“鯤鵬+昇騰”為核心的基礎(chǔ)芯片族。目前在計(jì)算架構(gòu)中，華為是業(yè)界唯一同時(shí)擁有“CPU、NPU、存儲(chǔ)控制、網(wǎng)絡(luò)互連和智能管理”五大關(guān)鍵芯片的廠商。華為將按照“量產(chǎn)一代、研發(fā)一代和規(guī)劃一代”的節(jié)奏投資芯片。

鯤鵬處理器從2007年走到現(xiàn)在已歷時(shí)12年，鯤鵬920現(xiàn)在是第3代芯片。鯤鵬+昇騰會(huì)持續(xù)演進(jìn)，華為將按每年推出一代的節(jié)奏，持續(xù)提升競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)確保后向兼容。

如今，鯤鵬處理器的高性能、可靠性、穩(wěn)定性已在多個(gè)行業(yè)得到規(guī)模驗(yàn)證，滿足了客戶多樣性計(jì)算需求，并規(guī)模商用：

在大數(shù)據(jù)場(chǎng)景下，鯤鵬處理器性能平均比通用CPU高30 %以上，可以采用更少的設(shè)備提供同等的大數(shù)據(jù)處理能力，降低TCO；

在分布式存儲(chǔ)場(chǎng)景下，鯤鵬處理器可以提升IOPS性能20 %以上。

在數(shù)據(jù)庫(kù)場(chǎng)景下，幫助運(yùn)營(yíng)商、金融行業(yè)客戶承載了企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用，鯤鵬平臺(tái)的性能高出x86平臺(tái)20 %；

在原生應(yīng)用場(chǎng)景下，鯤鵬處理器兼容ARM架構(gòu)，與移動(dòng)APP天然同構(gòu)，可支持移動(dòng)APP無(wú)縫遷移到云上運(yùn)行，性能零損失且不需要二次開(kāi)發(fā)；

無(wú)生態(tài)不華為

為了更好地支持生態(tài)發(fā)展，未來(lái)五年，華為計(jì)劃投入15億美元用于發(fā)展產(chǎn)業(yè)生態(tài)。華為與伙伴合作共同打造鯤鵬產(chǎn)業(yè)生態(tài)基地，目前已落地北京、上海、重慶、深圳、成都、寧波、廈門、長(zhǎng)沙和江蘇等地區(qū)，在平臺(tái)搭建、人才培養(yǎng)和應(yīng)用示范等領(lǐng)域全面開(kāi)展合作。這些城市發(fā)揮技術(shù)、人才和資源等優(yōu)勢(shì)選擇與產(chǎn)業(yè)伙伴共建鯤鵬生態(tài)，推動(dòng)計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

同時(shí)綠色計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、安謀科技（中國(guó)）、IDC、華為以及產(chǎn)業(yè)伙伴共同發(fā)布了《鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》。作為鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的行動(dòng)綱領(lǐng)和指南，該白皮書從產(chǎn)業(yè)定位、前景展望、應(yīng)用分析和發(fā)展規(guī)劃等方面系統(tǒng)性地闡述了鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大計(jì)。

筆者認(rèn)為，在計(jì)算領(lǐng)域多場(chǎng)景大勢(shì)所趨，基于鯤鵬處理器的計(jì)算產(chǎn)業(yè)終將迎來(lái)前所未有的機(jī)遇。而兼容ARM架構(gòu)的鯤鵬處理器之所以能被人們認(rèn)可，一方面得益于當(dāng)前企業(yè)云化轉(zhuǎn)型大潮的推動(dòng)，工作負(fù)載開(kāi)始從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心向云、邊緣轉(zhuǎn)移和延伸；另一方面，中國(guó)企業(yè)客戶對(duì)于自主可控的迫切需求也推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)處理器芯片研發(fā)的發(fā)展。從國(guó)家戰(zhàn)略層面來(lái)看，核心技術(shù)就是國(guó)之重器，而研發(fā)高端通用芯片是加速實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)突破的關(guān)鍵一環(huán)。

在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，ARM架構(gòu)與x86架構(gòu)為互補(bǔ)關(guān)系，它們將在不同場(chǎng)景下各自發(fā)揮作用。并且基于x 86的市場(chǎng)銷售空間仍會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，同時(shí)多場(chǎng)景的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)需求驅(qū)動(dòng)計(jì)算多樣性，鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)會(huì)。隨著華為對(duì)鯤鵬處理器自身能力的不斷創(chuàng)新和提升，它在更高端的計(jì)算環(huán)境中將擁有更大的施展空間。

華為的愿景是把數(shù)字世界帶入每個(gè)人、每個(gè)家庭和每個(gè)組織，構(gòu)建萬(wàn)物互聯(lián)的智能世界。華為在9月公布的“一云兩翼雙引擎”計(jì)算產(chǎn)業(yè)布局表明，華為將持續(xù)戰(zhàn)略投入“鯤鵬+昇騰”雙引擎，通過(guò)芯片能力來(lái)實(shí)現(xiàn)超越客戶期望的算力；通過(guò)普適的工程能力滿足客戶全場(chǎng)景的部署要求；通過(guò)云邊協(xié)同和無(wú)縫的網(wǎng)絡(luò)覆蓋實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的協(xié)同和互通；和合作伙伴共同構(gòu)筑鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)，幫助客戶共同實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值，為世界提供最強(qiáng)算力，讓云無(wú)處不在、讓智能無(wú)所不及。