2023异构计算行业发展分析 异构计算行业未来市场前景

• 吴澳燕 2023年9月1日 来源：中国电子报 1307 85
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异构计算是指使用不止一种处理器或内核的系统。这些系统不仅通过添加相同类型的处理器来提高性能或能效，而且还通过添加不同的协处理器来提高性能或能效，这些协处理器通常结合专门的处理能力来处理特定任务。

信息技术作为第三次产业革命代表性技术之一，极大地推动了信息产业的兴起与发展。当前，全球电子信息产业重点领域竞争格局此消彼长，半导体领域创新风起云涌，核心芯片技术发展变革步伐进一步加快，计算呈现出全新发展趋势，多种计算范式和架构正逐渐融合，开始进入“大计算”时代。

信息技术正呈现云计算与端计算、软件与硬件、智能与交互、计算与通信等多种技术融合发展态势。历经单核、同构多核等技术发展，异构多核计算芯片及系统是高性能计算、商业计算、移动计算等应用发展的必然选择。

异构计算是指使用不止一种处理器或内核的系统。这些系统不仅通过添加相同类型的处理器来提高性能或能效，而且还通过添加不同的协处理器来提高性能或能效，这些协处理器通常结合专门的处理能力来处理特定任务。

异构计算系统有两种实现方式：一是将多个不同类型处理器芯片通过片间集成的方式实现节点级异构计算(称之为片间异构);二是基于单(硅)片内集成多个不同处理器内核的异构计算芯片实现，即异构计算在芯片级实现(称之为片内异构)。第二种异构计算芯片技术是当前最新技术。

根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国异构计算行业市场前瞻分析与未来投资战略规划报告》显示：

高性能计算类应用的发展，驱动算力需求不断攀升，但目前单一计算类型和架构的处理器已经无法处理更复杂、更多样的数据。数据中心如何在增强算力和性能的同时，具备应对多类型任务的处理能力，成为全球性的技术难题。在计算领域芯片企业的不断探索和研究中，异构计算成为公认的算力突破“抓手”。

异构计算的价值在于能让最适合的专用硬件去服务最适合的业务场景，实现性能、成本、功耗三者间的平衡。基于不同技术细节，它可以分为板卡集成异构计算、芯片级异构计算、超异构计算。异构计算主要应用在HPC高性能计算、AI、5G通信、物联网以及云计算等场景中，软件栈和生态建设进度明显，部分产品已规模化落地。

异构计算可以提高算力和性能，降低功耗和成本，又具备多类型任务的处理能力，有望主导未来的高性能计算市场。英伟达、英特尔、AMD作为行业头部企业，近两年在异构计算方面的新产品层出不穷。

芯片厂商发力异构计算

异构计算可以提高算力和性能，降低功耗和成本，又具备多类型任务的处理能力，有望主导未来的高性能计算市场。英伟达、英特尔、AMD作为行业头部企业，近两年在异构计算方面的新产品层出不穷。

AMD完成对赛灵思的合并后，将其CPU与赛灵思的FPGA结合为CPU+FPGA的异构模式。借助赛灵思在5G、通信、自动驾驶和行业领域的资源，AMD能够将高性能计算能力带入更多领域。

异构计算瓶颈待突破

异构计算作为新兴技术同样面临诸多问题和挑战，例如从传统同构系统、片间异构到片内多核异构，如何对应不同的编程方式、软硬件架构以及生态系统等;对于异构计算系统，无论是片间异构还是片内异构，都需要考虑如何建立完善的软硬件体系来支撑全新异构计算体系，进而解决生态问题，使下游产业链用户主动采用异构计算技术。

异构的优势显而易见，与此同时暴露出的技术难题也越来越多。一是异构计算产品需要面对不同的系统架构、指令集和编程模型，需要降低多样计算带给软件开发者的难度;二是异构计算芯片产品除了要在芯片设计层面实现突破之外，还需要解决在芯片制造和封装过程中不同结构之间的适配和升级问题;三是异构计算要实现性能的多样性合一，使其同时满足人工智能训练、推理、图像视频处理等各种不同的需求。

从产业规范与标准层面看，异构计算是指在完成一个计算任务时，采用一种以上的硬件计算单元、互联协议、差异化架构、软件接口等。由于不同的硬件设备、协议、应用二进制接口、软件应用层接口等都存在着巨大的差异，如何构建一个高效、系统化的协调统一的异构计算系统，成为最关键的技术问题。

异构计算行业未来市场前景

算力是数字经济时代的新型生产力，已成为赋能科技创新、助推产业升级的新动能。我国算力产业规模快速增长，近5年平均增速超过30%，算力规模排名全球第二。

截至目前，全国在用数据中心机架总规模超过760万标准机架，算力总规模达到每秒1.97万亿亿次浮点运算，位居全球第二;围绕算力枢纽节点建设130条干线光缆，数据传输性能大幅改善。我国算力产业已初具规模，服务器、计算机、智能手机等计算类产品产量全球第一。

算力网络的构建不只依赖于异构计算，通用计算也将为“东数西算”提供更多助力。近两年，国内涌现出一批通用计算芯片初创企业，以FPGA和ASIC类型芯片作为切入点，部分企业购买国外公司的IP授权开发通用GPU芯片，少数企业自主研发通用GPU核心IP，实现了国内通用计算的突破。

异构计算是多元算力的典型。跨越标量(CPU)、矢量(GPU)、矩阵(ASIC)、空间(FPGA)的异构计算，如今已经成为企业推动 IT 基础设施重构的重要力量。其能够将不同架构的运算单元整合到一起进行并行计算，以最适合的专用硬件去做最适合的事如密集计算或外设管理等，从而达到性能和成本的最优化。因此很多企业开始尝试使用异构计算来化解算力瓶颈，挖掘和实现算力增长。

更多行业详情请点击中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国异构计算行业市场前瞻分析与未来投资战略规划报告》。

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  2023-2028年中国异构计算行业市场前瞻分析与未来投资战略规划报告

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