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浪潮HPC助力超导替代硅晶圆做芯片

发布时间:2019-08-15 15:36:21

  在硅晶圆技术逐渐接近极限的今天,人们开始关注下一代计算机芯片将会采用什么材料来制作?相比量子计算机、光计算机、DNA计算机等更加超前的概念,超导计算机的可行性要大得多。日前,上海超导科技股份有限公司(以下简称上海超导)开始利用浪潮TS10000高性能计算集群,开发新型的超导芯片。

  神奇的超导计算机

  目前制成的超导开关器件,其理论上开关动作所需时间为千亿分之一秒,是当今所有电子、半导体、光电器件都无法比拟的。这意味着超导计算机的运算速度将比现在的电子计算机快100倍,而电能消耗仅是电子计算机的千分之一。打个比方,如果目前一台大中型计算机每小时耗电10千瓦,那么同样计算力的超导计算机只需一节干电池就可以工作了,并且体积也只有原来的几十分之一。

  不过,超导计算机的实现还有待于科学家们对高温乃至常温超导材料的研究。目前,科学家们已经发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体,但这些超导材料最高的超导临界温度也要在零下140度以上。科学家们期望寻找到成本低廉的常温超导材料,利用它制成超导开关器件和超导存贮器,再利用这些器件制成超导计算机,从而改变整个计算机的世界。

  胖瘦结合,加速超导芯片研究

  超导材料的研究离不开高性能计算机。不过,超导材料理论较为复杂,从原理上决定了对高性能计算的要求不尽相同,如Materials Studio、ADF、PWSCF等计算方法对CPU主频和内存带宽要求比较高,而量化计算Gaussian则对共享内存并行效率有更高要求,需要SMP胖节点服务器。

  根据上海超导的应用需求,浪潮按需定制了基于英特尔 至强 EV 系列的高性能天梭TS10000集群系统,整套系统采用胖瘦节点分工、高速络和存储结合的设计。其中,瘦计算节点为满足高主频和大内存MPI并行计算应用需求,使用了浪潮2U双路机架服务器NF5280M4,配置了2.5 GHz主频、十二核心的Ev 处理器,单节点128G内存,可轻松处理普通计算任务。而像Gaussian、ATK/VNL、MedeA等应用,随着计算规模的扩大,对内存的需求将随基函数数量的平方而增加,特别是支持Open-MP和TPC-Linda两种并行方式的Gaussian,在选择MP2计算方法时会产生大量临时文件常驻内存,通用计算节点将很难完成数据处理工作。为此,浪潮提供4U机架式服务器NF8460M 作为胖计算节点,配置4颗Ev2处理器,内存可扩展至2TB,满足了大内存并行计算的需求。

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