|
作者：新思科技Synopsys 2021年，疫情使遠程工作和在線學(xué)習(xí)模式成為常態(tài)，對更高計算能力和更少延遲的需求大幅增加，高性能計算（HPC）市場因此得到了超出預(yù)期的高速發(fā)展。未來將有更多行業(yè)需要芯片互聯(lián)架構(gòu)與高速網(wǎng)絡(luò)，HPC市場也將進一步擴張。 新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)映霾桓F 去年，HPC更多地被用于疫苗生產(chǎn)。未來，HPC除在醫(yī)學(xué)研究和監(jiān)測領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮作用外，也將在在新市場中進一步拓展。 全球災(zāi)難性氣候事件正在不斷增加，提前預(yù)測此類事件對保護人類安全越來越重要，因此未來一年與氣候預(yù)測相關(guān)的應(yīng)用程序?qū)⒃贖PC領(lǐng)域備受關(guān)注。此外，隨著HPC在云端的使用，將有更多HPC應(yīng)用于消費導(dǎo)向的軟件程序開發(fā)，虛擬世界和元宇宙概念的出現(xiàn)，也讓HPC迎來新的發(fā)展機遇，既可用于游戲（AR/VR）等娛樂應(yīng)用，也可用于數(shù)字孿生等模擬應(yīng)用。 現(xiàn)在被邊緣化的HPC將成為未來的主流。工業(yè)部門將在機器人、視覺系統(tǒng)和預(yù)防性維護及監(jiān)控中使用HPC，例如將HPC用于解決裝配線上的預(yù)定或預(yù)測故障。除此之外，基本上所有需要計算能力并將設(shè)備用于減少停機需求的工業(yè)領(lǐng)域都可以使用HPC。 HPC市場正在擴展新的領(lǐng)域，在傳統(tǒng)的模擬和建模過程中加入人工智能（AI）和數(shù)據(jù)分析技術(shù)。新冠疫情的爆發(fā)增加了對靈活、可擴展的云端HPC解決方案的需求，這一需求連同各個垂直行業(yè)（生命科學(xué)、汽車、金融、游戲、制造業(yè)、航空航天等）對快速處理數(shù)據(jù)和高精度日益增長的需求，將會是未來幾年推動HPC應(yīng)用增長的主要因素。AI、邊緣計算、5G和Wi-Fi 6等技術(shù)將拓寬HPC的功能，從而形成新的芯片/系統(tǒng)架構(gòu)，為各個行業(yè)提供高效處理和分析能力。 Susheel Tadikonda | 新思科技系統(tǒng)設(shè)計事業(yè)部工程副總裁 提高HPC安全性將成為關(guān)鍵 2022年要處理的數(shù)據(jù)量將成倍增長，數(shù)據(jù)的價值也將大幅提升。安全性應(yīng)是設(shè)計HPC組件時的基本要素，而確保安全性也將是開發(fā)者今后面臨的最大設(shè)計挑戰(zhàn)之一。 HPC系統(tǒng)包含高度定制化的硬件和軟件棧，可在性能優(yōu)化、能效和互操作性等方面進行調(diào)整。設(shè)計和保護具有獨特使用模式和獨特組件的此類系統(tǒng)是通用計算系統(tǒng)的差異所在。HPC系統(tǒng)的安全威脅不僅限于網(wǎng)絡(luò)或存儲數(shù)據(jù)泄露，還包括側(cè)信道攻擊，如從電源狀態(tài)、排放物和處理器等待時間推斷數(shù)據(jù)模式。更多創(chuàng)新將圍繞內(nèi)存和存儲技術(shù)、智能互連、芯片功能安全和云安全展開，以便高效管理海量數(shù)據(jù)。涵蓋系統(tǒng)生命周期架構(gòu)、設(shè)計和芯片后組件的安全驗證將成為安全保證中最重要的部分之一。 零信任框架也將被更廣泛采用，這意味著希望訪問數(shù)據(jù)的人需要進行身份驗證，并證明其有數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。我們預(yù)計未來一年左右，零信任框架將逐漸擴大落地規(guī)模。事實上，我們已經(jīng)看到一些必要硬件的投入使用。此外，基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的每個元素中都將嵌入信任根，以便各組件之間相互驗證，并確保設(shè)備在與其他設(shè)備共享數(shù)據(jù)之前擁有數(shù)據(jù)使用和處理權(quán)限。 當市場整體的數(shù)字化程度提升，則安全風(fēng)險也將隨之增加。越來越多的高性能計算正在遠離數(shù)據(jù)中心，這將直接導(dǎo)致無法通過軟件補丁處理的攻擊數(shù)量增加。這給開發(fā)團隊帶來巨大壓力，迫使他們緊急推出硬件來解決這些問題，由此縮短硬件設(shè)計周期。因此提高開發(fā)者的生產(chǎn)效率以緊跟上市需求的步伐將成為下一步布局重點。 Ruben Molina | 新思科技芯片實現(xiàn)事業(yè)部產(chǎn)品營銷總監(jiān) HPC處理器架構(gòu)多樣化 隨著數(shù)據(jù)量增加，不僅是安全性，基礎(chǔ)設(shè)施存儲以及數(shù)據(jù)處理的算力必須得到提升。此外，新的架構(gòu)包括3DIC和芯片間的連接也是推動新需求所必需的。 受到不斷變化的AI工作負載、靈活的計算（CPU、GPU、FPGA、DPU等）、成本、內(nèi)存和IO吞吐量等因素共同驅(qū)動，HPC架構(gòu)正在經(jīng)歷巨變。微架構(gòu)層面變得互連更快、計算密度更高存儲可拓展、基礎(chǔ)設(shè)施效率更高、生態(tài)友好性、空間管理和安全性更高。從系統(tǒng)的角度來看，下一代HPC架構(gòu)將出現(xiàn)分解架構(gòu)和異構(gòu)系統(tǒng)的爆炸式增長，不同的專用處理架構(gòu)將集成在單個節(jié)點中，在模塊之間實現(xiàn)精密、靈活的切換。如此復(fù)雜的系統(tǒng)也帶來了巨大的驗證挑戰(zhàn)，尤其是系統(tǒng)的IP或節(jié)點、軟硬件動態(tài)協(xié)調(diào)、基于工作負載的性能、電源等相關(guān)驗證。要滿足這些驗證需求，需要開發(fā)新的軟硬件驗證方法。 移動數(shù)據(jù)對電力和時間有很大的需求，這是系統(tǒng)管理者現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)之一，減少數(shù)據(jù)移動量將成為未來的一種趨勢。我們需要繼續(xù)擴展資源，利用高級封裝和芯片間接口來支持更高性能的設(shè)備，即通過使用多裸晶來擴展設(shè)備內(nèi)的處理能力，這在未來一年內(nèi)有望真正實現(xiàn)。 Scott Durrant | 新思科技解決方案事業(yè)部戰(zhàn)略營銷經(jīng)理 除了通過將數(shù)據(jù)移動到更靠近處理元件的位置來減少延遲之外，多裸晶集成還能將多個芯片組合到一個封裝中以擴展計算能力，且這一過程無需負擔(dān)尖端工藝技術(shù)的成本。要實現(xiàn)這一點，開發(fā)者需要能夠?qū)Ψ庋b內(nèi)多個芯片的時序和功率進行布局規(guī)劃、布線和分析。另一種擴展計算能力的方法是為特定任務(wù)定制計算架構(gòu)。半導(dǎo)體公司已經(jīng)開始將此方法用于網(wǎng)絡(luò)處理器和圖形應(yīng)用程序，但要將其正確用于RTL，需要進行大量前期架構(gòu)探索，并將大量精力放在早期設(shè)計周期中可以權(quán)衡這些的工具上。 此外，類似3DIC的架構(gòu)正成為處理特定計算路徑的關(guān)鍵。開發(fā)者可以使用3DIC和 die-to-die 連接來設(shè)計封裝，然后將其從特定組件外推到發(fā)生內(nèi)存系統(tǒng)分解的機器上，從而為我們用不同類型的設(shè)計和架構(gòu)來處理特定工作流任務(wù)提供了專門路徑。 2022年，HPC的應(yīng)用場景將更加廣泛，在著重提升HPC安全性的同時，還必須同步提升基礎(chǔ)設(shè)施存儲及數(shù)據(jù)計算能力，以應(yīng)對不斷增加并復(fù)雜化的市場需求。 |
