中國超級(jí)計(jì)算機(jī)“靈晟”位列全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單榜首

唯物的中國芯片產(chǎn)業(yè)深度觀察

6月23日，第67期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單在德國漢堡國際超算大會(huì)發(fā)布，首次入榜的中國超級(jí)計(jì)算機(jī)“靈晟”位列榜首。自2017年“神威·太湖之光”奪冠，時(shí)隔九年，中國超級(jí)計(jì)算機(jī)再次排名全球第一。

“九年后再次奪冠”的事實(shí)，隱藏著一個(gè)秘密。

2021年開始，出于防范美國技術(shù)制裁、保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)等考量，中國停止向世界500強(qiáng)榜單提交最新的E級(jí)（百億億次）數(shù)據(jù)。為何今年再度“提交數(shù)據(jù)”，不怕公開實(shí)力？既然公開實(shí)力，“靈晟”到底有什么優(yōu)勢(shì)？

更重要的，排名是小事，“底牌”是大事。

重回第一

毫無預(yù)兆，6月23日，中國超級(jí)計(jì)算機(jī)“靈晟”在世界超算大會(huì)（ISC）公開亮相。

“靈晟”是世界首臺(tái)持續(xù)性能超2 EFlops的超算系統(tǒng)，從芯片到系統(tǒng)全部由中國自主研制，宣告“中國超算重回世界之巔”——硬生生把美國引以為傲的“El Capitan”擠到了第二名。

近十幾年，頂尖超級(jí)計(jì)算機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)，一直圍繞中美兩國展開。

中國躋身世界第一梯隊(duì)是在2008年。曙光5000A研制成功，落戶上海超算中心，運(yùn)行了極其復(fù)雜的“全基因組關(guān)聯(lián)分析”和“全球氣候精細(xì)化模擬”，一舉沖進(jìn)全球前十（第十名）。在工業(yè)制造、氣象預(yù)報(bào)里“滿載負(fù)荷運(yùn)算”時(shí)，超算大會(huì)的與會(huì)者第一次為中國團(tuán)隊(duì)起立鼓掌。

2006年1月15日，中國“科技創(chuàng)新重大成就展”上展示曙光4000A超級(jí)計(jì)算機(jī)/圖源：視覺中國

兩年后，天河一號(hào)A就奪下了“世界第一”的寶座，把“梯隊(duì)”兩字扔在身后。它是世界上第一個(gè)證明“CPU+GPU”異構(gòu)架構(gòu)可以登頂世界第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)。它使用了14336顆Intel Xeon CPU和7168塊 NVIDIA Tesla M2050 GPU。

2010年11月，天河一號(hào)A以每秒2566萬億次的驚人速度，擠下了美國蟬聯(lián)多年的霸主“美洲虎”，為中國超算奪得第一個(gè)世界第一。

天河一號(hào)A成功的最大意義，是向全世界證明了CPU負(fù)責(zé)復(fù)雜邏輯控制，加GPU負(fù)責(zé)大規(guī)模并行計(jì)算的異構(gòu)混合架構(gòu)是行得通的，且大幅節(jié)約能耗。這一成功徹底改變了超算的發(fā)展路線。

在此之后，美國和歐洲的頂級(jí)超算（如Summit、Frontier、El Capitan）開始全面轉(zhuǎn)向CPU加GPU 架構(gòu)。而正是這種異構(gòu)計(jì)算硬件生態(tài)的成熟，間接為后來2012年起的深度學(xué)習(xí)爆發(fā)（如AlexNet首次用GPU訓(xùn)練）提供了堅(jiān)實(shí)的硬件演進(jìn)基礎(chǔ)。

“天河一號(hào)”千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/新華社發(fā)（何書遠(yuǎn) 攝）

天河一號(hào)A奪冠后，美國迅速搶回第一名。而誰也沒想到，2013年天河二號(hào)橫空出世，比第二名快了近一倍。天河二號(hào)的實(shí)力有多恐怖呢？它在世界第一的位置上坐了三年。

這回美國政府坐不住了。2015年，美國商務(wù)部突然拋出“大招”：禁止英特爾向中國四家超算中心出口高性能Xeon芯片。美國以為，掐斷了芯片供應(yīng)，天河二號(hào)無法升級(jí)，中國超算就會(huì)就此癱瘓。結(jié)果，這場(chǎng)自以為精準(zhǔn)的“技術(shù)封鎖”，讓中國超算走向了另一條路。

僅僅一年后，2016年，“打臉”迅速來臨。在德國法蘭克福的世界超算大會(huì)上，“神威·太湖之光”躍升世界第一，速度是天河二號(hào)的兩倍多。最讓美國人震驚的是，打開機(jī)柜，找不到一顆英特爾或任何美國的芯片，內(nèi)部40960顆核心芯片“申威26010”全部由中國自行研制。

一名研發(fā)工程師展示“神威·太湖之光”所使用的“申威26010”眾核處理器（6月16日攝）。該處理器采用64位自主申威指令系統(tǒng)，峰值性能3.168萬億次每秒，核心工作頻率1.5GHz。“神威·太湖之光”里安裝有40960個(gè)這樣的處理器/圖源：新華社

從2018年開始，美國憑借“Frontier”和“El Capitan”重新霸榜，并對(duì)中國實(shí)施了更嚴(yán)酷的制裁，不僅將更多中國超算實(shí)體企業(yè)列入黑名單，甚至限制有關(guān)論文發(fā)表。

2021年，中國已經(jīng)建成了至少兩臺(tái)E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)，但選擇不向TOP500遞交跑分成績(jī)。2023年，中國徹底停止向TOP500提報(bào)新超級(jí)計(jì)算機(jī)。

在外人看來，中國超算“沉寂”了。

直到2026年6月23日，“靈晟”超級(jí)計(jì)算機(jī)迎來了全棧軟件、高速互連網(wǎng)絡(luò)、CPU架構(gòu)上的全面突破，令中國超算時(shí)隔九年重回第一。這證明中國有能力在完全獨(dú)立的生態(tài)里，自主建起一座計(jì)算的最高峰。

定心丸

中國超算能在一片封鎖中登頂，并非一日之功。從之前“深藏功與名”到如今的王者歸來，背后藏著一場(chǎng)精密的“陽謀”。然而，這場(chǎng)“陽謀”是由一位美國人揭開的。

2026年，全球超算排行榜即TOP500的“掌門人”、美國圖靈獎(jiǎng)得主杰克·唐加拉低調(diào)訪問中國。他的目的地，是地處中國科技最前沿的國家超級(jí)計(jì)算深圳中心。

由于美國長(zhǎng)期技術(shù)禁運(yùn)、配合實(shí)體清單制裁，中美超算界已經(jīng)陷入數(shù)年“冷戰(zhàn)”——中國不再提交成績(jī)，美國在榜單上“獨(dú)孤求敗”。

唐加拉本以為此行只是普通的學(xué)術(shù)交流，直到深圳中心的科學(xué)家給他展示了“靈晟”，比當(dāng)今世界冠軍El Capitan快20%以上。更不可思議的是，這臺(tái)計(jì)算機(jī)沒有一顆美國芯片，純靠國產(chǎn)自研的LX2 CPU架構(gòu)跑出了世界第一。

2026年6月23日，德國漢堡ISC2026大會(huì)發(fā)布全球超算TOP500榜單：全國產(chǎn)自主研制的“靈晟”超級(jí)計(jì)算機(jī)登頂全球超算TOP500/圖源：國家超級(jí)計(jì)算深圳中心

唐加拉質(zhì)疑，你們敢提交給TOP500嗎？不怕引來美國更瘋狂的制裁嗎？

中國科學(xué)家告訴他，這臺(tái)系統(tǒng)在建造時(shí)，并沒有使用國家專項(xiàng)戰(zhàn)略資助，主要由地方非涉密的機(jī)構(gòu)和企業(yè)牽頭，針對(duì)中國大灣區(qū)活躍的商業(yè)和科研需求進(jìn)行市場(chǎng)化建設(shè)。

也就是說，靈晟采用的是完全市場(chǎng)化與開放式的運(yùn)營架構(gòu)。它落戶在以搞經(jīng)濟(jì)、搞科技創(chuàng)新聞名的深圳，服務(wù)的是地球系統(tǒng)精密模擬、人類全腦仿真、材料科學(xué)、生物醫(yī)藥以及大灣區(qū)企業(yè)的大模型推理。它既不涉及任何軍工機(jī)密，也沒觸碰任何涉密網(wǎng)絡(luò)。

既然靈晟完全符合TOP500的標(biāo)準(zhǔn)，那為什么不大大方方地申報(bào)，去贏取屬于中國科學(xué)家在學(xué)術(shù)和技術(shù)上應(yīng)有的專業(yè)認(rèn)可呢？

回到美國的唐加拉，立刻在一份關(guān)于“靈晟”系統(tǒng)的詳細(xì)行業(yè)報(bào)告中，寫下了相關(guān)“調(diào)研”記錄。他認(rèn)為，“靈晟”讓世界看到了超算通向“AI為科學(xué)“的新型系統(tǒng)架構(gòu)的希望之光。

深圳超算中心也借此機(jī)會(huì)，遞交了數(shù)項(xiàng)基于該系統(tǒng)的頂尖應(yīng)用成果，全面角逐超算界“奧斯卡”——戈登·貝爾獎(jiǎng)。他們的計(jì)劃是，在西方的規(guī)則里，用純自研的國產(chǎn)技術(shù)，正大光明地拿回世界第一。

第67期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單在德國漢堡國際超算大會(huì)的頒獎(jiǎng)儀式/圖源：國家超級(jí)計(jì)算深圳中心

此外，中國超算此時(shí)再度競(jìng)逐“世界第一”，也有其他考量。

一是芯片底牌已截然不同。2021年前后，中國超算仍有部分核心零部件依賴海外，或者處于從進(jìn)口向國產(chǎn)過渡的脆弱期，參與排名容易成為美國“按實(shí)體清單精準(zhǔn)制裁”的靶子。現(xiàn)在，“靈晟”已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從國產(chǎn)處理器到高速互連網(wǎng)絡(luò)的全自主可控閉環(huán)。

既然底牌已經(jīng)全部換成了國產(chǎn)技術(shù)，中國超算也就沒有了后顧之憂。

二是事關(guān)真金白銀的國際商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。過去，超算主要是國家實(shí)驗(yàn)室里用來算核武器、看天氣預(yù)報(bào)的“國之重器”。但是，近年超算已經(jīng)變成了全球AI大模型訓(xùn)練、生物醫(yī)藥、新能源研發(fā)的“通用生產(chǎn)力”。中東國家、東南亞的企業(yè)、歐洲的科研所，都需要買算力。

如果中國超算一直“隱姓埋名”，別人做生意、買設(shè)備時(shí)心里就會(huì)犯嘀咕：這東西到底行不行？

TOP500榜單是國際算力市場(chǎng)上的金字招牌，“靈晟”的高調(diào)奪冠，可以給潛在客戶吃下一顆定心丸。

“靈”在何處

“靈晟”領(lǐng)先其他超級(jí)計(jì)算機(jī)，靠的是過硬性能。

它實(shí)測(cè)持續(xù)雙精度浮點(diǎn)性能達(dá)到2.198 EFlops（每秒219.8億億次），是全球首臺(tái)持續(xù)性能突破2 EFlops大關(guān)的超算系統(tǒng)。全系統(tǒng)由20480個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成，擁有超過1300萬個(gè)CPU內(nèi)核。總功耗約為42.2MW，能效比為52.07 GigaFLOPS/W，首創(chuàng)100%全液冷散熱機(jī)柜。

它的核心底座是全自研的LX2處理器。其設(shè)計(jì)打破了目前歐美超算普遍依賴CPU加獨(dú)立GPU的傳統(tǒng)異構(gòu)路線，而是采用純CPU加片上多精度矩陣加速的硬核堆疊設(shè)計(jì)路線。

它有超高單核密度，每一顆LX2芯片內(nèi)部由兩個(gè)計(jì)算芯片拼接而成，單顆CPU擁有304個(gè)核心（主頻1.55GHz）。

“靈晟”超級(jí)計(jì)算機(jī)/截圖自新華社

要問“靈晟”到底強(qiáng)在哪里，其實(shí)，它的強(qiáng)大并非靠堆疊算力，而是靠架構(gòu)創(chuàng)新、超高帶寬、頂級(jí)網(wǎng)絡(luò)互連以及高能效組合完成的。

首先是首創(chuàng)“三算合一”，LX2芯片將“矩陣加速任務(wù)”內(nèi)嵌進(jìn)CPU內(nèi)部。這使它不需要獨(dú)立GPU就能在傳統(tǒng)科學(xué)、工程仿真、以及智能AI計(jì)算之間自由切換，實(shí)現(xiàn)“三算合一”。

其次是打破“內(nèi)存墻”制約，帶寬提升10倍。很多超算空有高算力，但芯片常常因?yàn)榈葦?shù)據(jù)而“餓死”。LX2首次集成了國產(chǎn)HBM芯片，將內(nèi)存與CPU直接封裝在一起。相比傳統(tǒng)CPU，其內(nèi)存帶寬暴增10倍，在面對(duì)海量、高并發(fā)的地球精密模擬、藥物篩選等需要頻繁讀取數(shù)據(jù)的任務(wù)時(shí)，運(yùn)行效率極高。

再次“靈啟”網(wǎng)絡(luò)支持10萬節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)能力。要讓1300多萬個(gè)計(jì)算核心同步，網(wǎng)絡(luò)是最大瓶頸。靈晟匹配了自主設(shè)計(jì)的靈啟高速互連網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)采用4層Fat Tree（胖樹）架構(gòu)，全網(wǎng)雙向帶寬超過3.5 Pb/s，單跳延遲低至1.07微秒。

它能穩(wěn)定支持多達(dá)200萬個(gè)端口、10萬個(gè)節(jié)點(diǎn)的超大規(guī)模組網(wǎng)，使得全機(jī)在大規(guī)模并行環(huán)境下的平均擴(kuò)展效率達(dá)到了84.4%。

LX2高性能CPU架構(gòu)示意

雖然“靈晟”為了兼顧傳統(tǒng)科學(xué)計(jì)算和美國GPU壟斷而采用了全CPU架構(gòu)，在純低精度AI大模型跑分上略遜于美國專門堆疊GPU的系統(tǒng)，但這恰恰展現(xiàn)了中國科學(xué)家的戰(zhàn)略智慧——在高端GPU被死死封鎖的極限環(huán)境下，中國用純國產(chǎn)CPU的架構(gòu)創(chuàng)新與軟硬件極致優(yōu)化，開辟出了一條不依賴美式GPU的全新道路。

這也證明，中國在傳統(tǒng)超算賽道上，依然穩(wěn)穩(wěn)“站在”世界之巔。

總之，中國超算之前“退隱”是為了積蓄力量，苦練內(nèi)功，防范制裁；如今高調(diào)“復(fù)出”，是因?yàn)閲a(chǎn)自研的技術(shù)路線已經(jīng)完成，中國不再需要通過“隱藏實(shí)力”來保護(hù)產(chǎn)業(yè)鏈。

而且，杰克·唐加拉在報(bào)告中也指出，這種“不依賴GPU”的全新系統(tǒng)，為全球超算界在后摩爾時(shí)代提供了一個(gè)極具參考價(jià)值的“中國方案”。

首圖為國家超級(jí)計(jì)算深圳中心內(nèi)的“靈晟”超級(jí)計(jì)算機(jī)（6月26日攝），新華社記者 梁旭 攝，封面為AI創(chuàng)意圖（依一 制圖）

作者 |榮智慧

編輯 | 向 現(xiàn)

值班主編 | 吳擎

排版 | 菲菲