【芯观点】中国超算“制裁史”更是“逆袭史”

故伎重演，美对中国超算的制裁“变本加厉”。

4月8日晚，美国商务部宣布将7个中国超级计算机实体列入“实体清单”，包括天津飞腾信息技术有限公司、上海高性能集成电路技术中心、成都申威科技有限责任公司、国家超级计算济南中心、国家超级计算深圳中心、国家超级计算无锡中心、国家超级计算郑州中心。

美此番“精准”行动的目标十分明确，即针对中国各地超算中心，以及为超算提供国产CPU的飞腾和申威两大国产CPU明星公司，使出“惯用”的伎俩来全力打压。

这不是第一次更不是最后一次。回溯中国超算的发展史，美国的“制裁”总会时不时“出手”，但令美次次失意的是，中国超算的实力愈打压愈强韧，美对中国超算的“制裁史”其实更是中国超算的“逆袭史”。

中国超算的实力

超算的重要性毋庸置疑，超算可上算天、下算地、中算人，无论国家安全、科技发展还是造福民生，都离不开超算的支撑。

超算可谓名副其实的“大国重器”，亦成为兵家必争之地。

而超算的世界也很残酷，衡量标准“简单粗暴”——速度。从1993年起，美、德两国联合编制了一个“TOP500(全球超级计算机500强)”榜单，榜单每半年更新一次，每次总能引起全世界的关注，甚至被写入美国国情咨文。

曾经美也拼尽全力角逐这一战略技术制高点。可以说，美国从研制出世界第一台数字计算机ENIAC后，在这一领域的“霸主”地位在2010年之前基本无人撼动。在TOP500创建后举行的数十次颁奖大会上，荣膺前三名的全是美国、英国、日本等传统计算机强国公司，而冠军头衔则几乎被美国囊括。

但在这一被喻为“高科技领域的上甘岭战役”的超算之战中，中国在卧薪尝胆、蛰伏多年之后，终于在2010年之后将历史剧本“改写”。2001年以前，中国没有一台机器能入围TOP500，而到了2010年，“天河一号”便横空出世，登上世界超算之巅！2013年起，“天河二号”更是豪取六连冠。之后神威太湖之光接棒再次登顶，并豪夺四连冠。

尽管2018年，美国超级计算机“高峰（OLCF-4）”排名超过中国，登顶世界超算榜首。2020年，日本“富岳”号以伪E级的运算能力超过美国，登顶榜首。在去年11月Top500的超算榜单上，神威太湖之光和天河二号分别下滑至第四与第六的位置。但仅看榜单的排名只能反映各个国家最顶尖超级计算机的性能，不能代表一个国家超算的综合实力。除了看排名外，还要全方位看榜单中一个国家排进500强超算的数目。

从发展的眼光来看，2016年全球超算500强中，中国有167个席位，美国有165个席位。但到了2020年11最新的500强榜单中，中国排进500强的超算升至217个，占据总体份额的43%左右，而同期美国却只有113个。而且在超算最核心的芯片和构架两大部分，我国业已拥有了自主知识产权。

中国在超算领域取得了漂亮的反击战，也成为美国的“难以承受之重”。中国在超算领域从比别国落后20年，到如今雄踞Top500约半壁江山，如此惊世逆转，到底走过了怎样的曲折历程？美国的封锁及制裁是如何起到“反作用”的？

“制裁史”其实更是“逆袭史”

回望中国超级计算机技术发展之路，就如同在艰难困苦中突围的长征。

我国的超算研制起步于上世纪60年代，可以说举步维艰。中法建交后，中方曾经希望通过法国购置一台价值700多万美元的巨型计算机，但在巴统（巴黎统筹委员会）的限制下最终夭折了。而且，当时国际晶体管对我国禁售，有人预言“运用落后的国产晶体管10年内搞不出晶体管计算机”，但我国科学家们“偏向虎山行”，仅用不到3年时间便研制出“两弹一星”功臣机——处于世界先进水平的我国第一台晶体管数字计算机“441B”。

到了上世纪70年代，我国科学家们再次历经千辛万苦，突破道道难关，实现了我国计算机由每秒万次到每秒百万次的大跨越。

这期间，发生了一件令人悲愤的事。由于国家勘探石油必须要用高端的超级计算机，于是斥巨资向美方购买，美方最终同意了。但美方提出了几个令人屈辱的条件：第一，美国出口中国的超级计算机性能必须是大幅下降过的。第二，美国的超算只可用于地质勘探，不可以用于其他领域。第三，机房的钥匙由美国人掌握，每次使用，都必须向美国人报批，美国人同意之后才可以用。这些条件无异于对我们说“我要窃取你的机密，你还得感谢我、还得给我钱，而我的机器你看一眼都没门儿”。这被称为“玻璃房”事件的耻辱，深深刻在了中国超算界的心里。

深受刺激的中国人决定，就算是砸锅卖铁也要搞出每秒一亿次的超算。当时的总设计师慈云桂，向党中央立下军令状：“我拼了这条老命也要带领大家搞出巨型机！”“每秒一亿次，一次不少！六年时间，一天不拖！预算经费，一分不超！”

历经无数个殚精竭虑的日子之后，1983年我国第一台亿次超级计算机“银河－Ⅰ号”终于闪亮问世。它的研制成功也在向全世界昭示，中国成为继美国、日本之后第三个能独立研制超算的国家。

此后，中国超算一路扬鞭奋蹄：1983年至1997年的14年间，研制银河－Ⅱ、银河－Ⅲ，推动了我国巨型机从每秒亿次到每秒10亿次，再到每秒100亿次的跨越。此后10年又相继研制出每秒万亿次、30万亿次、100万亿次巨型机。特别是从2007年至2010年不到3年时间里，独创“CPU＋GPU”并行融合技术，研制出我国第一台每秒千万亿次超级计算机“天河一号”，使我国超算从每秒百万亿次跃进到每秒千万亿次，一举夺下世界最快的超级计算机头衔。当时其运算速度达到每秒4700万亿次，超过了当时美国最强超算“美洲虎”运算速度的一半以上。

不止是“天河”在璀璨，其他国产超级计算机品牌也异军突起，“银河”、“曙光”、“深腾”等一批国产高端超算相继出现。而“天河一号”的登顶也正式宣布中国超算进入全球领先水平。

辉煌依旧在继续。2013年，中国“天河二号”超级计算机再次夺下世界第一，此后更是连续6次霸榜全球第一。与此同时，其他国产超级计算机品牌也异军突起，“银河”、“曙光”、“深腾”等一批国产高端超算相继出现，我国晋身为超算强国之一。

此时美国的玻璃心又犯了，又双叕用上了一记再熟悉不过的招式：技术封锁！在“天河二号”夺得 “五连冠”后不久，2015年美国断供了中国四大国家超算中心所需的英特尔至强芯片。要知道，单单我国的天河2号就使用了近10万块至强芯片，基本占据其出货量一半左右，但饶是如此，美为了保持所谓的颜面，也要强求“皮洛士的胜利”。

全球媒体将美国当局这一举措理解为“对‘天河’系列超级计算机釜底抽薪”,“真正扼住了中国超级计算机发展的‘咽喉’”。但此时中国已不是30年前“玻璃房”时的中国，美再次打错了如意算盘。

尽管上世纪80年代因迷信“造不如买，买不如租”“市场换技术”等论调，我国放弃了自主芯片的研发，转而大量购买国外芯片，导致从80年代的“银河－Ⅰ”，到90年代的“银河－Ⅱ”“银河－Ⅲ”以及“曙光”系列超算，都没有中国“芯”，在技术上始终受制于人。即使是“天河一号”“天河二号”，也只有4096片飞腾1500作为计算节点前端处理器，其他芯片依然采用英特尔处理器。

但别忘了中国有一句老话：此一时，彼一时。中国早已未雨绸缪。

为医治“中国之痛”, 总参谋部第56研究所于21世纪初开始打造国产芯片品牌“申威”，在重大专项的支持下，我国在2006年就研制出国产处理器：SW-1。到2015年被制裁时，申威已多次迭代进化，新研发的高性能申威26010处理器超过同期英特尔、AMD、Nvidia等国际巨头的商用芯片。到2016年6月，采用4万多个具有完全自主知识产权的中国芯——“申威26010”的超算神威·太湖之光一举登上神坛，独占鳌头，并且来了个“四连冠”。也就是说，从2013年到2017年，超算巅峰始终被中国占据。

中国超算在自主、可控、安全等方面全面得到提升，再次一举突破美对于中国超算的封锁。如今国内自主CPU品牌飞腾、申威、海光、兆芯、龙芯、鲲鹏以及津逮等百舸争流，在力争解决核心卡脖子技术的路上急行。

看来美又“恼羞成怒”了，再次于2019年6月21日向中国“超算三巨头”中的两位——“曙光”和“神威”伸出黑手。宣布将与后两者相关的5家中企机构列入“实体清单”，旨在阻断其与美国有关的供应链。这5家中国企业机构分别是天津海光、中科曙光、成都海光集成电路、成都海光微电子技术和无锡江南计算技术研究所。

或许是没有达到“预期”，美于今年4月8日再次出损招儿，将中国超算中心以及重头CPU公司列入“实体清单”。历数中国超算道路上美频繁的制裁，也在不断提醒着我们，高科技才是立国之本，只有掌握核心技术才能不受制于人，我国在超算领域的芯片、架构、软件及应用等创新上仍要打持久战、攻坚战。

无论如何，我国超算最早从被美国关在玻璃房里忍受屈辱，到霸榜世界第一，再到被技术封锁、然后逆袭，最终持续登顶世界巅峰，已走出了一条完美的逆袭之路！ 

中国超算的未来

在没有“常胜将军”的超算江湖里，没有国家能永立于不败之地，创新的步伐始终不能停歇。

如今国际超算界的注意力已转向了下一个高地：百亿亿次级计算机，也叫E级计算机，中美欧日都在向这一目标冲刺，亦将改变全球超级计算机现有的格局。

我国高瞻远瞩，已在全面撒网：自2016年起，国防科技大学、中科曙光和江南计算技术研究所同时开展E级超级计算原型系统的研制。2018年5月，“天河三号”原型机公布，成为全球最先发布的同类型机器；同年8月，神威和曙光也发布了原型机。至此中国的“三驾马车”同时领跑全球，并且预计将于2021年左右发布。假如进展顺利，在公认的E级计算机元年的今年，我们将迎来中国超算的集体爆发。

而美同样也在排兵布阵。根据路线图，美国能源部将在2021年到2023年部署3台运算速度达到E级的超级计算机，分别被命名为Frontier、Aurora和LLCapitan。Aurora或将率先在2021年推出，超算榜单上将迎来新一轮厮杀。

值得一提的是，超级计算机突围战战场已延伸到了未来。2020年12月，中国“九章”量子计算机获里程碑式突破，成功构建76个光子，正式宣布我国首次“量子计算优越性”。在另一个赛道上，也宣告我国已然实现了短暂的领跑。

回顾超算界的风云激荡，不难发现超算技术的更新换代，犹如一场竞争激烈的接力赛，前棒还在玩命冲刺，后棒已开始起跑，在奔跑中交接，然后奋力冲刺。多年前，银河－Ⅰ号总设计师慈云桂曾意味深长地对同仁说：“我们不仅要吃着碗里的、看着锅里的，我们还要再想着米缸里的。”

幸运的是，我们早已在这样的道路上披荆斩棘，笃行致远。在E级计算机大战一触即发之际，愈挫愈勇的中国超算界又会续写怎样的恢宏篇章？