英特爾宋繼強：推動計算創新需要從現實和未來“雙面出擊”

在全球數字經濟的大潮下，數據形式多樣化，工作負載複雜化，這些都對計算創新提出了更高的要求。近日，英特爾中國研究院院長宋繼強受邀參加了由中國工程院信息與電子工程學部創辦的信息與電子工程前沿論壇，就談到了英特爾的計算創新，從現實和未來兩個角度介紹了英特爾在產品級先進的異構集成技術以及研究院正在探索的前沿技術。

圖注：英特爾中國研究院院長宋繼強

實現計算創新，英特爾一直在驅動轉型。早在2015年，英特爾就洞察到了數據發生的顛覆性變化，並在2017年正式開始以數據爲中心的轉型。通過自身的技術累積以及系列收購，英特爾已經從一家CPU的公司轉型爲包含多種計算架構XPU的公司，並在此基礎上推出了適配的軟件，並構建相應的生態，引領異構計算的發展。

異構計算：現代計算的發展方向

宋繼強在此次演講中表示，英特爾之所以能夠實現XPU以及異構計算，其六大底層的核心技術以及分解技術起到了關鍵的作用。根據宋繼強介紹，英特爾六大技術支柱中，製程和封裝、架構是英特爾“Tick-tock”模式最基礎也是最根本的能力。在此之上，英特爾也提供先進的內存以及多種範圍的互連技術。除硬件之外，英特爾的軟件能力也是釋放硬件性能至關重要的一環。最後，英特爾還擁有貫穿全程的安全技術，確保整個系統更加安全。

宋繼強在此次演講中特別介紹了英特爾在異構集成領域一種創新性的方法，即將單節點芯片分解爲多節點異構集成。這種方法是將帶有不同屬性的計算晶片（ComputeDie），如CPU晶片或GPU晶片，以及一些不同功能的IO做成Chiplet，再將這些Chiplet通過英特爾先進的封裝技術按需進行組合，可以快速實現目標芯片，靈活性強，同時減少了測試以及系統驗證時間，效率極高。

要實現這樣的操作，封裝技術是至關重要的一環。目前英特爾封裝技術領先業界，EMIB、3DFoveros已經運用在產品中，CO-EMIB、ODI擁有一些開放標準，推動產業實現更多規模化地生產製造。在去年的“架構日”上，英特爾還率先推出了混合結合（HybridBonding）封裝技術，這項新技術能夠加速實現10微米及以下的凸點間距，提供更高的互連密度、帶寬和更低的功率。同時，英特爾在硬件產品領域的積累也是實現這種分解設計的必要基礎。宋繼強表示，英特爾產品覆蓋從物聯網到雲端、通訊，而整個通訊中從基站到核心網的產品都有，這些性能都可以成爲實現Chiplet的重要資源，從而讓芯片擁有更強大的能力。

除了在硬件層面的異構，英特爾特別強調軟件對於異構計算的重要性。在將不同硬件集成到一起之後，如果不能通過軟件進行調優和優化，性能無法達到要求。宋繼強舉了一個例子，在經過軟件優化後，英特爾最新的異構計算硬件所實現的性能是此前沒有軟件優化性能的200倍。因此，軟件是釋放異構計算性能的重要一環。

圖注：英特爾中國研究院院長宋繼強

爲此，早在2019年年底，英特爾就推出了開源的跨架構編程模型oneAPI,致力於解決異構計算痛點，幫助軟件人員可以在不同計算架構上通過統一語言進行編程。英特爾oneAPI是一個開源系統，目前已經有40多家企業、大學機構宣佈支持oneAPI，其中包括微軟、谷歌等，成爲一股重要的生態力量。

深耕前沿計算領域

英特爾同時也着眼於未來，在顛覆性計算領域投入巨大，並取得了矚目的成果。宋繼強在此次演講中也重點介紹了英特爾在神經擬態計算（類腦計算）和量子計算的最新研究成果。

神經擬態計算模擬的是大腦的計算模式，包含很多並行計算和異步計算，不需要提前進行數據訓練，可以在工作的過程中自我進行學習，大幅提升效率和能耗。英特爾已經推出了神經擬態計算基礎芯片Loihi，擁有128個核，每個核裡面可以去模擬1000個神經元，每個神經元又可以跟1000個另外的神經元構建聯繫，就是所謂的突觸。宋繼強表示，Loihi可以構造出13萬個神經元，1.3億個突觸，支持自學習，內部是異步網絡，而且沒有浮點運算，沒有乘加器，和現在深度神經網絡加速器完全不同，同時它深度整合了計算和存儲。

圖注:Loihi芯片架構

英特爾還推出了由768個Loihi組成的神經擬態計算系統PohoikiSpring，擁有1億個神經元，相當於一個小倉鼠的大腦。神經擬態計算的實際應用需要由更多合作伙伴來探索，英特爾也成立了神經擬態計算社區，推動神經擬態計算落地。

量子計算已經成爲全球科技領域關注的焦點，英特爾在其中也扮演了重要的角色，是唯一一家推動量子實用性的廠商。據宋繼強介紹，要想真正實現量子計算商業化使用，必須要進行全棧式的考量。在硬件上，英特爾獨創的硅自旋量子位契合了英特爾在半導體領域的優勢，並提高了量子計算運行的溫度，爲以後規模化發展奠定了基礎。芯片商業化的必要步驟之一是測試，英特爾的量子低溫探測儀，就是爲硅自旋量子位建立的一條300mm的大容量製造和測試線。

僅有硬件還不夠，量子計算需要通過一套控制系統，讓芯片對軟件暴露出一個可控制的操作界面也很重要。英特爾爲此推出了代號爲“HorseRidge”的低溫控制芯片，實現了對多個量子位的控制，可以實現更大的量子系統擴展。

作爲領先的半導體公司，英特爾始終致力於爲全世界計算提供重要基石。不僅前瞻性地佈局異構計算，引領異構計算髮展，同時着眼於未來，爲更復雜、要求更高的計算需求提供解決方案。在推動計算創新方面，英特爾始終走在前列，並“兩條腿”走路，爲產業指明方向。