危机与转机：解析美国制裁下的中国超级电脑

4月8日，美国商务部网站发布公告，把中国国家超级计算济南中心、国家超级计算深圳中心、国家超级计算无锡中心、国家超级计算郑州中心、上海高性能集成电路设计中心、成都申威科技有限责任公司、天津飞腾信息技术有限公司七家研究机构及企业纳入其“实体清单”，实施出口管制等措施。一时间，有关美国制裁中国超级电脑“产业链”的消息开始在财经领域蔓延。

但另一方面，美国的制裁似乎也成了某种肯定的标志，随着中国的“E级”（即每秒进行一百亿亿次计算）超级电脑，即神威E级原型机、“天河三号”E级原型机已投入使用，这意味着中国自研设备似已刺激华府，使之需要以“违反美国国家安全或外交政策利益”的名义采取些措施。问题也随之而来：中国的超级电脑研发水平究竟如何？美国的制裁又会带来怎样的影响？

自力更生二十年

事实上，超级电脑是美国最早对中国展开产业链制裁、压制乃至隔绝的产业。早在美国前总统特朗普（Donald Trump）发动对华贸易战之前，奥巴马（Barack Obama）当局已在2015年4月指令禁止该国英特尔（Intel）向中国4家机构出售用于超级电脑处理器的Xeon芯片。

到2019年6月，美国还把海光、曙光、无锡江南技术研究所等五家机构列入实体清单。到2021年，中国研发超级电脑的主要机构与企业基本都已上榜，但美国的“制裁”较之中国的布局已存在明显滞后。

资料显示，中国在21世纪初曾同步展开十多个芯片、处理器项目，每个项目的投入资金在50亿美元到100亿美元不等。中国早在2010年发布每秒4,700万亿次运算的“天河一号”超级电脑时，其基于台积电65纳米工艺，利用SPARC指令集架构（即芯片设计结构与程序设计）自行研发的飞腾系列处理器即已投入使用。

此外，中国还从2002年开始基于SPARC和ALPHA两种指令集架构，利用自行研发的龙芯芯片，结合MIPS架构这种西方开发者一度放弃，但适合应用在超级电脑上的处理器开发方案，为中国自行研发的超级电脑处理器奠定了基础。龙芯方案最终在曙光5000L超级电脑上得到应用，此后的曙光6000系列虽然性能并不出众，但《麻州理工评论》等权威媒体指出，这是“有史以来性能最为高效的中国自主研发的超级电脑”。

对西方来说，中国超级电脑研发的爆发点始于2016年6月。当时，采用了40,960个中国自主研发的“申威（Sunway）26010”众核处理器的“神威·太湖之光”超级电脑超越了以英特尔公司“至强”芯片为核心的中国“天河二号”计算机，成为当时世界运算能力最强的超级电脑。

虽然申威处理器的很多细节尚属机密，外界无从得知，但包括美国工程院院士唐加拉（Jack Dongarra）在内的一些权威学者经研究公开申报数据认为，申威处理器的配套指令集架构是独立的。而非西方观察家们猜测的，基于美国ALPHA指令集的开发架构。这意味着中国可能以此为基础建立了一套独立于美国的的计算机技术体系。

压力之下的现状

这样一来，考虑到飞腾、申威都是早就具备独立研发能力的企业，美国的制裁其意义可能就相对有限：美国虽然希望从关键的芯片技术研发上进行封堵，从而打压中国的超算发展，从而削弱中国的科技竞争优势。但中国也在近20年间的发展中找到了一条死中求活的生路。

有分析指出，相对于依赖美国超微半导体（AMD）芯片，导致海光等企业被制裁后就无疾而终的“曙光E”，飞腾和申威已经依靠其E级超级电脑展示其抗压能力。

飞腾公司目前使用的芯片指令集架构是英国ARM公司推出的“ARMv9”指令集，它不受美国出口管理条例的约束。申威公司则从美国的ALPHA架构上展示了自主创新的一面。

不过，中国企业未来超级电脑的芯片设计可能仍需要美国技术基础的电子设计自动化（EDA）软件，美国如以“制裁”华为公司方式，确保中国不能得到任何美国技术，这可能会使后续新一代芯片的设计受到一定的影响。

此外，美国如对台积电等主要半导体企业施压，这也有可能影响这几家公司相关产品的生产进度。虽然飞腾公司使用的台积电7纳米芯片牵涉的美国知识产权不足产品总知识产权的10%，较之25%的制裁线尚远。但考虑到美国有可能以意识形态前提（如新疆人权等）采取措施，台积电迫于压力，亦有可能断供。

北京已经于“十四五”规划和2025远景纲要中强调“强化算力统筹智能调度，建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群，建设E级和10E级超级计算中心”，北京对超级电脑技术的政策倾斜或许会在未来更加突出。考虑到10E级超级电脑不仅仅需要技术投入，其维持设备运转的庞大耗电量还需要配套的电站等能源枢纽，这将让未来的超级电脑竞争变成基础设施建设的竞争，而中美在这一领域上的较量也由此悄然拓展开来。