中国LineShine全CPU百亿亿浮点级超级计算机在TOP500排名中超越美国系统。
虽然中国的HPC超级计算机已有九年未能在高性能Linpack性能排行榜上排名第一,但中国确实在64位精度下率先突破了艾字浮点运算屏障,速度快于美国——在两个不同的系统上实现了这一点。虽然中国没有公开宣传这些成就,但足够的信息泄露给了美国专家以确立这一记录。
Sunway OceanLight机器安装在青岛国家超级计算中心,首次在2021年2月被讨论。该系统基于Sunway SW26010-Pro CPU,拥有4193万个核心,在HPL上交付了1.22拍字浮点运算/秒,据传在2021年3月已开始运作。
随后是天河-3超级计算机,采用混合架构,配备飞腾2000 Arm处理器与Matrix 3000 DSP协处理器。其峰值理论性能为2.05艾字浮点运算/秒,在HPL上交付约1.57艾字浮点运算/秒。该系统最初于2021年10月以较低性能水平部署在广州国家超级计算中心,2023年12月完全配备后达到了这些性能指标。早期原型使用Matrix 2000+ DSP协处理器,在2021年末时在HPL上达到1.3艾字浮点运算/秒,峰值为1.7艾字浮点运算/秒。
两个系统都超越了美国橡树岭的"Frontier"超级计算机,这是一个混合系统,将AMD"Trento"Epyc CPU与四个AMD"Aldebaran"MI250X GPU加速器配对。Frontier拥有约870万个核心,在HPL上达到1.19艾字浮点运算/秒,峰值为1.68艾字浮点运算/秒。它在2022年5月投入生产,比中国的成就晚了一年多。
中国利用较老的工艺技术、在更高温度下运行、消耗大量空间并且成本高昂的方式实现了这一点。由于受限,这些系统依赖于来自中芯国际(SMIC)的国内元器件,因为美国出口管制阻止了对英伟达和AMD GPU的获取。这一约束反映了中国对计算自主性的战略承诺。
Top500超级计算机列表上的新排名第一机器"线闪"安装在深圳国家超级计算中心,体现了五年技术进步如何使系统在规模和效率上都超越了前辈。线闪基于Armv9.2 CPU核心,配备SVE2向量单元和SME矩阵数学单元以及整数处理——在架构上类似于英特尔的P核心Xeon处理器,后者结合了整数处理与AVX向量和AMX矩阵单元。
LX2芯片由深圳国家超级计算中心与华为海思部门联合设计,每个插槽包含304个活跃核心——额外的核心可能因良率优化而被禁用。线闪系统使用专有的LingQi LQLink互连,可能基于InfiniBand技术或专门的以太网变体。
LX2 CPU通过其SVE2和SME单元提供充足的FP64性能,使得仅需1379万个核心即可达到2.74艾字浮点运算/秒的峰值理论性能——比OceanLight少32.9%的核心,同时提供46.7%更多的性能。在HPL测试中,线闪达到接近2.2艾字浮点运算/秒,使其比前任领导者——劳伦斯利弗莫尔的"El Capitan"超级计算机强大21.5%,后者采用AMD MI300A计算引擎。
关于线闪的细节来自深圳国家超级计算中心的论文"Breaking the Training Barrier of Billion-Parameter Universal Machine Learning Interatomic Potentials"(4月17日)和第二届高性能计算与人工智能协同创新国际论坛(HACI 2026)的演讲,该论坛于5月22日至25日在深圳举行。虽然线闪演讲保持保密,但幻灯片由瑞士CSCS的人工智能和机器学习首席架构师、苏黎世联邦理工学院教授Torsten Hoefler和日本Panasas公司技术销售经理Tadashi Ogawa公开分享。
同一论文还提及了中国新一代智能超级计算机(CNIS),这是另一个艾字级系统,基于配备未披露的64位CPU和八个GPU的节点。CNIS系统包含5632个节点。每个节点的主处理器运行在2.4 GHz,具有NUMA架构中的64个核心,连接到8通道DDR5-6400内存和PCIe Gen5接口,提供64 GB/s的主机到设备带宽。每个GPU提供32.7 TFLOPS(FP64)、65.5 TFLOPS(FP32)和470 TFLOPS(FP16)的峰值性能,配备64 GB HBM,提供1.8 TB/sec带宽、320个SIMD单元、768 KB寄存器、64 KB LDS和8 MB L2缓存。节点通过具有三层Clos双平面拓扑的专有类InfiniBand RDMA网络连接,每个节点提供4×400 Gb/sec。
LX2架构采用两个相互关联的芯粒,每个芯粒包含48个核心块,每块4个核心——每个芯粒产生192个原始核心,每个插槽384个核心。每个插槽暴露的304个核心反映了约79.2%的核心良率,与中芯国际晶圆厂的能力一致。芯粒可能使用中芯国际的7纳米N+3工艺,运行在1.55 GHz——远低于中芯国际的3 GHz能力。这种保守的时钟速度平衡了内存和核心性能,避免了功耗的指数增长。在1.55 GHz时,LX2复合体消耗690瓦,代表了深圳国家超级计算中心通过大规模部署来补偿的刻意热优化。
LX2每个芯粒包含8个HBM堆栈(每个插槽共16个),每个堆栈分配给24个核心的块。这个配置产生32 GB的HBM内存和每个芯粒4 TB/sec带宽,总计每个插槽64 GB和8 TB/sec——可能是HBM2E内存的变体。深圳国家超级计算中心还采用了带有自定义DRAM逻辑晶圆的3D堆叠,可能使用了长鑫存储技术有限公司的LPDDR5X内存。