芯片、软件和服务的“三管齐下”：英特尔全面满足数字经济算力需求

数字经济的发展如火如荼，立足本土来看，根据《中国互联网发展报告 2021》相关内容，2020 年我国数字经济规模达到 39.2 万亿元，占 GDP 比重达 38.6%。在数字经济这套循环系统中，三大主要构成分别是数据、算力以及算法。此前存储厂商希捷曾预估，未来几年内数据量的需求会持续上涨，到 2025 年全球产生的数据总和将达到 175ZB（1ZB=1000EB，1EB=1000PB，1PB=1000TB）。而要驾驭这么庞大的数据量，算力就成了核心生产力。根据业内最新预测，到 2030 年，全球通用计算算力将增长 10 倍达到 3.3ZFLOPS，AI 算力将增长 500 倍超过 105ZFLOPS。那么应该如何满足海量且多元化的算力需求呢？作为计算行业的引领者、主流架构的定义者，目光自然聚焦到英特尔身上。在近期举办的英特尔 On 产业创新峰会上，英特尔携手行业合作伙伴一道问答了这些问题，基于芯片、软件和服务重绘的新蓝图呈现在眼前。硬实力和软服务有机结合，“三管齐下”满足多元需求众所周知，英特尔是一家以传统半导体或者说芯片产品起家的公司，但随着信息化、数字化时代的发展变革，人工智能、无所不在的计算、无处不在的连接、从云到边缘的基础设施这四大超级技术力量，正催生出世界对半导体的新需求，并酝酿出更多可能。此次峰会中，英特尔向外界展示和提供的产品事实上不单单限于芯片，而是灵活集成了软件和服务，形成“三管齐下”的创新格局。立足芯片芯片是驱动计算的底层支撑，英特尔也是世界上为数不多拥有从设计、制造、封装等全套完整芯片能力的巨擘。2021 年 3 月，英特尔 CEO 帕特・基辛格宣布了 IDM2.0 战略，成立英特尔代工服务事业部（IFS），重返芯片代工领域。为落实 IDM2.0 计划，英特尔已经采取了一系列举措。2021 年 3 月宣布投资 200 亿美元在美国亚利桑那州新建两座晶圆厂；2021 年 5 月，对美国新墨西哥州晶圆厂进行升级；今年年初，英特尔宣布将投资 200 亿美元在美国俄亥俄州建造两个芯片制造厂。2 月份又宣布收购 Tower 半导体，进一步扩充了制造 CMOS、CIS、电源、功率器件、射频模拟器、MEMS 等多种芯片的能力。在先进制程工艺层面，英特尔也制定了全新路线图，承诺将在四年内带来五次制造工艺的改进 —— 分别为 Intel 7、Intel 4、Intel 3、以及 Intel 20A 和 Intel 18A 。目前，Intel 7 正在出货；Intel 18A 工艺研发进展顺利，预计从原定的 2025 年量产将提前到 2024 年下半年。在产品硬实力上，为应对全新复杂的工作负载挑战，英特尔此次发布了第四代至强可扩展处理器、12 代酷睿 HX 处理器、面向多媒体转码、视觉图形处理和云端推理的数据中心 GPU 以及 IPU（英特尔基础设施处理器）产品路线图等。当前，至强（Xeon）已经成为服务器、数据中心处理器的标杆代名词，三方机构的数据显示，今年一季度结束，英特尔在服务器 CPU 市场的占比高达 88.4%。如今，代号为 Sapphire Rapids 的第四代至强可扩展处理器宣布出货，其支持 HBM、DDR5、PCIe 5.0、CXL 1.1 等前沿技术，集成全新加速器，AI 负载场景的性能更是显著提升。不过，如今的数据中心越来越复杂，分布式、智能化、可扩展、不间断等要求越来越精细，英特尔将智能数据中心架构拆分为三类计算单元，即用于通用计算的 CPU、用于特定应用或特定工作负载加速的 XPU 以及用于基础设施加速的 IPU。作为一种可编程网络设备，IPU 能够助力云和通信服务提供商以及企业提高安全性、节约开销并充分释放中央处理器（CPU）的性能。借助 IPU，客户可以通过安全、稳定、可编程的解决方案更好地利用资源，为服务提供商和租户带来更高的安全性和隔离性。此次英特尔也公布了其到 2026 年的 IPU 产品路线图，其中包括基于全新 FPGA 和英特尔架构平台的代号为 Hot Springs Canyon 的产品，Mount Morgan（MMG）ASIC，以及下一代 800 GB 产品。IPU 是具有强化加速功能的专用产品，旨在满足基础设施计算需求，表明了英特尔通过提高数据中心效率和可管理性来更好满足客户需求、使企业能够高效处理任务和解决问题的决心。深耕软件从流水线上抵达用户的芯片有着统一的设计规范和制造标准，但是千行百业、海量用例的需求各不相同，尤其是伴随着边缘计算、5G、AI、云游戏、超清视频流媒体、在线直播、区块链、元宇宙等新兴技术和行业兴起，“计算”的概念一直在被不断拓宽边界，该如何体现出芯片的个性化、定制化、配套化、差异化呢？答案是软件。说起来你可能很难想象，在英特尔这样一家传统意义上的芯片公司，软件开发人员比云服务、虚拟机巨头 VMware 还要多。英特尔拥有 1 万多软件工程师、70 万个软件，构建了庞大的生态体系。英特尔 CEO 基辛格表示，他曾试图自问“怎样的机缘让我去操盘一家软件公司 8 年时间？而现在，我却回到了一家芯片企业”。越来越清晰的答案是，他得以深深洞察到软件的力量。在接管英特尔后，基辛格和 CTO 果断施行了“软件优先”的战略，以便能够更深入地推进 IT 建设、加快改善服务器等基础计算要素的品质。基辛格特别提到，在过去，这个行业的硬件收入两倍于软件，而如今软件不仅逆袭，且收入已是硬件产品的三倍。软件的力量还在于个性化和差异化，无论客户的工作负载是在本地、云端还是在边缘领域运行，英特尔都可以借助其对芯片的深入了解，从整体、端到端的角度应对方方面面的挑战。以英特尔基础设施处理器（IPU）为例，它背靠着强大的开源软件，包括基础架构编程人员开发套件（IPDK），它融合了公司长期以来打造 SPDK（存储性能开发套件）、DPDK（数据平面开发套件）和 P4 可编程智能结构的经验。通过与社区携手合作，IPDK 能够让开发者更轻松地运用技术，并帮助客户开发领先的云编排软件和服务。IPDK 还可以让客户专注于他们的应用软件，而非底层 API 或硬件。聚焦服务在芯片和软件之外，如何进一步放大用户价值，英特尔找到了第三个抓手 ——“服务”。商业社会流传着一套经久不衰的价值准则 ——“产品有价、服务无价”，作为粘合硬件、软件结合缝隙的助剂，英特尔开发出的新举措是为整个生态系统打造的新服务模式 Intel On Demand，也就是“随需应变”，旨在使客户能将其基础设施与业务需求相匹配，是为企业实现可持续发展目标而优化工作负载的支持性管理机制。英特尔启动的“阿波罗计划”，可为企业提供经过优化设计的超过 30 种开源 AI 解决方案，实现 AI 能力在云、边、端的敏捷部署，随时随地扩展人工智能。不难预期，英特尔与 HPE GreenLake、联想 TruScale 和 PhoenixNAP 的裸机云等关键合作伙伴的合作有助于激励组织扩大采用规模，以确保其基础设施更好匹配业务目标。重回 GPU 独显领域，英特尔商业布局背后的价值逻辑对于商业社会的企业创新，有一种观点认为这只是为了商业利益服务。但在英特尔身上，更多体现的是解决问题、满足需求的双赢价值导向，这一点从大力进军 GPU 显卡领域可见一斑。事实上，CEO 基辛格坦言，计算图形卡是公司十多年未涉足的产品了，但客户需要有别于 NVIDIA 的替代解决方案，所以英特尔站了出来。曾经，英特尔认为不能提供满足客户需求的产品时，索性主动让出了这部分市场，但随着 Xe 架构的横空出世，一切变了。一方面，英特尔打造出了强大的图形 GPU 产品并持续不断的优化软件，另一方面，元宇宙、沉浸式体验，深度学习，以及从终端到数据中心的大规模人工智能部署推动了对算力永无止境的追求。展望 E 级计算及之后的时代，如果我们希望数字孪生无处不在，除了增强通用 CPU，还要辅以 GPU 和其它加速器实现更加高效并可扩展。Xe 图形架构从研发之初就考虑到了灵活性和泛用性，因此在一种架构下实现了四种不同规格的微架构设计。它同时包含面向集成显卡、入门级独显的 Xe LP 架构，面向游戏和桌面级图形性能的 Xe HPG 架构，还包含面向数据中心和 AI 的 Xe HP 架构以及面向高性能计算的 Xe HPC 架构。此次峰会推出的新品就包括代号 Arctic Sound-M (ATS-M) 的全新数据中心 GPU 显卡。它基于 Xe HPG 架构、DG2 核心，算力达 150TOPS (每秒 150 万亿次)，面向多媒体转码、视觉图形处理、云游戏、云端推理等应用场景，也是英特尔第一次在数据中心领域支持 AV1 视频编解码。这款 PCIe 4.0 图形卡设计了 150W 和 75W 两种形态版本，以匹配不同的需求负载场景。如今，元宇宙、沉浸式体验，深度学习，以及从终端到数据中心的大规模人工智能部署推动着对算力永无止境的追求。对于英特尔而言，从传统芯片公司迈向数据服务型公司时，实现增长就已经注定不再只依赖自身所擅长的 CPU。尤其近年来人们对于无处不在的算力的需求，让英特尔更加明确了 GPU 图形计算能力的重要性。在 2022 年投资者大会上，CEO 帕特・基辛格就指出，“英特尔 GPU 产品将在 2022 年为公司带来超过 10 亿美元营收。而作为英特尔新的增长引擎，预计到 2026 年，GPU 相关产品将创造近 100 亿美元营收。”可以看到，无论是三管齐下的战略，还是重新进入 GPU 显卡领域的决绝，核心驱动力在于通过整合技术和生态系统，面向目前以及未来，满足客户、合作伙伴需求，释放甚至创造更大的价值。从云到端全栈布局，共创美好数字未来回顾创业史，英特尔是一家长期致力于通过技术革新推进智能计算的公司，这与当前“万物皆计算”的发展理念，循迹重合。这次的英特尔 On 产业创新峰会，英特尔进一步展示了其基于 CPU+GPU+FPGA+IPU 的异构计算资源池，跨平台、开放的软件编程模型 oneAPI 以及 IDM 2.0 战略提供的芯片生产能力，可以为从云到端的用户提供全栈式解决方案。图片 5数字化转型的浪潮浩浩荡荡，可以想见，在主要的新兴应用领域，如人工智能工作负载优化、清洁能源、超级计算、机密计算、通过专用无线网络实现的农业自治以及零售体验的增强构成的数字生态，都需要一个整体蓝图，以扩大受众和实现商业价值，英特尔芯片、软件和服务“三管齐下”的产品组合事实上，已经渗透到诸多领域。在美国阿贡国家实验室，基于第四代至强和英特尔 Ponte Vecchio 数据中心显卡搭建的极光超算可提供每秒超过两百亿亿次的双精度峰值计算性能，为人类试图解决更准确地预测气候以及发现应对癌症的新疗法的前沿疑难问题指明新路径；Nourish + Bloom Market 与英特尔、UST 合作，正在设计采用计算机视觉技术的下一代自助结账系统，以实现充分自主的商店购物…… 这样的例子还有很多。在千行百业云数智转型升级的道路上，秉承随需应变、创造价值理念的英特尔，显然有机会也有能力持续扮演好高效、灵活、可靠的奠基者、服务者角色，为数字产业的完善与数字经济的发展做出更多贡献。