超级计算机性能百亿亿次时代开启 SK海力士HBM3为超算加速

随着对宇宙的了解逐渐深入，人类对世界的好奇与想象愈发多样，而解决未知的方式则离不开大量数据的积累与处理。大数据时代下，各行各业对数据存储、处理及分析的需求皆愈发高涨。作为此类挑战的应对方式之一，超级计算机通过集中大量处理器，执行个人计算机无法完成的海量数据高性能运算。

据统计，2021年，全球超级计算机市场规模达76.1亿美元，且将在2022-2030年内以9.5%的年复合增长率迅速拓展，于2030年达172.2亿美元1。在今年5月30日于德国汉堡举行的第59届国际超算大会上，全球超级计算机最新TOP500榜单正式发布。其中，位列第一的是Frontier超级计算机，其运算性能达到了1.102 Exaflop/s*（即每秒可完成1.102百亿亿次浮点运算）2。这也意味着，如果地球上每一个人每秒完成一次计算，全球人口仍需要约四千年才能完成Frontier超级计算机在一秒内所完成的计算量——超级计算机性能的百亿亿次时代已然开启。

*Exaflop/s: 衡量超级计算机性能的单位，表示该计算机每秒可进行1018次浮点运算。

“超级”算力：突破想象、开创未来

超级计算机的数据处理能力究竟有多强？图1展示的全球超级计算机TOP10榜单3便以数据形式直观地体现了当下全球超级计算机的“硬核”实力。

图1：2022年6月公布的全球超级计算机TOP10榜单

尽管内核数量对超级计算机的性能起到重要作用，但内核数量绝非衡量超级计算机性能唯一标准。就本质而言，超级计算机的硬件部分同普通计算机一样，由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。然而，各个超级计算机所采用的内部结构并不相同，并开发专有的操作系统，采用并行设备的方式，使内存容量以指数级上升，远超普通计算机的水平，实现同时处理多个大型计算任务的目标。

图2：超级计算机当前主要应用领域

超级计算机强大的数据处理能力也赋予其更为广阔的实践前景。目前在世界范围内，超级计算机多应用于以复杂运算为基础的科技场景，并不断拓宽人类的技术应用领域，开创未来的更多可能。深度学习使机器学习向人工智能迈进，让机器像人一样具有学习分析能力；全球大气数值公里尺度的模拟将有效提高极端天气事件预报的准确性；人类基因组数据库的建立正推动着遗传学研究以应对疾病发展……

SK海力士HBM3为超算加速

超级计算机规模庞大，但它的顺利运行离不开尺寸精巧的芯片支持。作为核心元件，中央处理器（CPU，Central Processing Unit）内核和图形处理器（GPU，Graphics Processing Unit）在自身性能不断升级的同时，也依靠架构的优化及调整，实现整体计算密度与性能功耗比的提升，兼顾通用计算性能与加速性能4。

图3：超级计算机结构解析

在超级计算机以令人惊讶的速度不断超越，实现升级的背后，存储芯片的性能持续提升，不断突破阈值，为其提供了有力支持。越来越多的超级计算机也在服务器上使用高带宽存储器（HBM，High Bandwidth Memory），通过堆叠内存芯片，将处理器和内存组合在一起，让内存设备靠近CPU或GPU，提高输入/输出性能，构建高性能系统。HBM已成为超级计算机这一下一代应用的重要技术推动因素。

SK海力士的HBM3是当前业界性能最佳的动态随机存取存储器（DRAM，Dynamic Random Access Memory），数据处理速度与上一代HBM2E相比提高了约78%，达819GB/s，相当于能够在一秒内传输 163部全高清(Full-HD)电影(每部5GB)。此外，它还内置了ECC校检，可以修复自身DRAM单元的数据错误，极大程度上增强了性能及数据处理的可靠性5。

作为HBM3的先行者，SK海力士率先研发出并量产这一业界最高速、最大容量的存储器。通过与客户的协力合作，SK海力士的HBM3将有望以强大算力支持超级计算机，助力超算达到百亿亿级性能，为其未来应用提供更广大的潜力。

鉴于行业整体发展、技术革新等积极要素，超级计算机性能逐年以指数级上升，超算市场蓬勃发展。这为数字化发展规划了更为明晰且充分的前景，也为人类社会未来开创更多可能。在HBM3为超级计算机提供加速度的同时，SK海力士也持续投入研发更高性能的存储器方案，深化存储芯片性能发展，不断巩固高端存储器市场领导力。

此外，通过对尖端行业动向的密切关注，以及持续、开放的协同合作，SK海力士在洞悉客户需求的基础之上提供更为契合的解决方案，以自身产品为其打造更多可能，促进信息技术企业发挥更多想象力。今后，SK海力士也将积极推进更为广泛的合作，携手伙伴，共同突破现代技术的创新可能，开创超越想象的未来世界。
编辑：黄飞

超级计算机存储芯片时代性能