Суперкомпьютер Sugon — самый секретный HPC-кластер Китая

Когда мы писали статью про секретный китайский суперкомпьютер Tianhe-3, мы подозревали, что у Поднебесной есть и другие, еще более засекреченные суперкомпьютеры экзафлопсного класса. Впоследствии это действительно подтвердилось — мы нашли упоминания еще одной высокопроизводительной платформы экзафлопсного класса, которая разрабатывается компанией Sugon на базе центральных процессоров Hygon. В этой статье мы поговорим о том, что нам удалось узнать об этом сверхсекретном суперкомпьютере, из каких компонентов он состоит и в каких сферах он может использоваться.

В 2018 году, на фоне успеха прототипа суперкомпьютера Tianhe-3, Национальный центр суперкомпьютеров в городе Шэньчжэне (NSCS) предложил проект собственной высокопроизводительной вычислительной системы экзафлопсного класса. Уже в тот момент для Китая стало очевидно, что технологические мощности страны находятся на том этапе, чтобы один за другим создавать все более и более производительные суперкомпьютерные кластеры, в которых так нуждались ключевые секторы экономики КНР. Данная идея была неспроста предложена организацией NSCS — этот суперкомпьютерный центр является ключевым игроком в области создания новейших HPC-систем в Китае, в котором ранее располагался один из первых китайских суперкомпьютеров Tianhe-1.

Центр NSCS постановил, что разработкой нового экзафлопсного суперкомпьютера займется компания Sugon, которая известна как один из крупнейших поставщиков вычислительных платформ в КНР. Основным поставщиком чипов для суперкомпьютера стала компания Hygon — очень интересный представитель микропроцессорной индустрии в Китае, занимающийся разработкой и производством CPU и GPU на базе модифицированных архитектур Zen 1 и Vega 20 от компании AMD. Если у вас назревает логичный вопрос о том, как в руки китайской корпорации попали микроархитектуры от AMD, то ответ вас удивит. В период кризиса, компания AMD продала Hygon лицензию на использование Zen 1 и Vega 20, чтобы получить дополнительный приток бюджета и собрать средства для выпуска нового поколения CPU. Более подробно об этой истории мы рассказывали в отдельной статье, а сейчас расскажем о том, почему амбициозный проект NSCS неожиданно пропал с радаров.

Изначально Национальный суперкомпьютерный центр в Шэньчжэне (NSCS) нацелился на запуск суперкомпьютера Phase-2 Sugon в 2022 году, используя процессоры Hygon Dhyana. Ожидалось, что эта система станет первой в мире, достигшей фантастической производительности в 2 экзафлопс (EFLOPS). Все изменили санкции: В 2019 году Sugon попала под жесткие американские санкции, заблокировавшие доступ к чипам Hygon на базе архитектуры Zen 1. Китаю пришлось срочно искать замену для Phase-2. Ответом стала корпорация Hygon, начавшая переработку архитектуры Zen 1 для обхода ограничений и адаптации под HPC-задачи. Однако проект Phase-2 к тому времени уже ушел в тень под грифом секретно. Слухи о завершении разработки просочились только в 2023 году, вместе с новостью о запуске Phase-2 Sugon. Мир замер: система, по данным слухов, оказалась самым мощным суперкомпьютером на Земле.

На самом деле, практически ничего — Китай держит всю информацию о своем детище в строжайшей секретности и никто не уверен даже в его точном названии, уже не говоря о характеристиках или компонентах. Тем не менее, мы постарались провести глубокую аналитику и найти всю имеющуюся в сети информацию о секретном китайском суперкомпьютере от Sugon. Вот что нам удалось узнать:

Очевидно, что Китай вряд ли бы стал прислушиваться к санкционным ограничениям США, поэтому за реализацию суперкомпьютера все также отвечали Sugon и Hygon. Не стоит исключать того факта, что Китай действительно просто проигнорировал санкции США и построил свой HPC-кластер на чипах с архитектурой Zen 1 — этим как-раз можно аргументировать причину не афиширования существования нового экзафлопсного суперкомпьютера Китая. Однако центральные процессоры Hygon на архитектуре Zen 1, скорее всего, все же пришлось переделать, поскольку первое поколение микроархитектуры CPU не подходило для использования в секторе HPC. На эти доводы также наталкивает тот факт, что в 2025 году Hygon представила 128-ядерные серверные чипы C86-5G которые, по заявлению компании, базируются уже не на архитектуре Zen, а на собственной, независимой платформе. Главное отличие этих процессоров заключается в поддержке ветвления по четыре потока на одно ядро — многопоточность в принципе не свойственна для китайских CPU, но решения C86-5G превзошли все ожидания. 

Вполне возможно, в основу этих процессоров легла архитектура, ранее использовавшаяся в неизвестных чипах Hygon, которые и интегрировались в секретный китайский суперкомпьютер. Если это действительно так, то в будущем, когда придет время обновления этой системы, будет неудивительно, если она будет базироваться именно на процессорах C86-5G, которые в данный момент обкатываются на рынке серверного оборудования. К тому же, в том же 2025 году, компании Sugon и Hygon провели сделку по слиянию, сконцентрировав все наработки в единой корпорации — это может свидетельствовать о том, что компании направят общие услилия на обновление высокопроизводительного HPC-кластера на базе компонентов, полностью произведенных внутри Китая. 

Ввиду того, что центральные процессоры Hygon так или иначе вряд ли смогли значительно преодолеть барьер эффективности архитектуры Zen 1 (даже с учетом полной переделки архитектуры), секретный китайский суперкомпьютер Sugon не мог обойтись без интегрировациих ускорителей вычислений. К счастью, в ассортименте компании Hygon уже есть такие решения — DСU. Чипы DCU (Deep Computing Unit) — это специализированные ускорители вычислений, предназначенные для сектора HPC и выполнения ИИ-задач, а также оптимизированные под требования китайского рынка. Эти чипы базируются на архитектуре Vega 20, лицензия на которую также была получена от AMD. Архитектура Vega 20 имеет 4 исполнительных блока (3840 потоковых процессоров и достигает тактовой частоты в 1,7–1,8 ГГц в пике). Глядя на эти не самые высокие характеристики, можно предположить, что в использовании DCU на базе Vega 20 нет никакого смысла, однако это не совсем так. Дело в том, что ранее чипы DCU Hygon в ИИ-ускорителях Z100L (аналог AMD Instinct) использовали память типа HBM2 емкостью до 16 ГБ с пропускной способностью 1024 ГБ/с, что может быть полезно в области суперкомпьютерных вычислений за счет высокого параллелизма и скорости передачи данных. Благодаря этому, DCU могли обеспечивать 13.3 TFLOPS для операций FP32 и 26.5 TFLOPS для FP16. Если компания Hygon действительно использовала DCU-устройства в рамках суперкомпьютера Sugon, предварительно оптимизировав архитектуру Vega 20 для выполнения суперкомпьютерных операций, то этим можно объяснить выдающуюся производительность HPC-кластера, которая по некоторым данным может достигать более 2 EFLOPS.

Для компании Sugon заниматься разработкой высокопроизводительного суперкомпьютера совсем не в новинку — в период с 1993 по 2013 год китайская корпорация представила шесть поколений суперкомпьютеров Dawning, последней из которых является система Dawning 6000 с производительностью 33 PFLOPS. Этот HPC-кластер базировался на собственной вычислительной платформе компании Sugon под названием TC8600, поэтому будет неудивительно, если секретный суперкомпьютер Sugon также базируется на этой системе. Главной особенностью TC8600 является поддержка интересной сетевой топологии под названием 6D-Torus. 

Топология 6D-Torus — это высокоуровневая сетевая архитектура с пропускной способностью в 200 ГБ/с, используемая в суперкомпьютерах для обеспечения масштабируемости, низких задержек и отказоустойчивости. В отличие от классических 2D/3D-Torus, 6D-Torus организует узлы в шестимерное логическое пространство, где узел имеет 12 соседних узлов, чем обеспечивается радикальное снижение расстояние между узлами и, как следствие, приводит к сокращению задержек до менее 1 мкс. К примеру, в кластере из 100,000 узлов, топология 6D-Torus обеспечивает путь передачи данных в 15 хопов, тогда как при тех же масштабах топология 3D-Torus обеспечивает около 69 хопов. 

Sugon не разглашает информации о том, на каком именно интерконнекте базируется платформа TC8600, однако можно предположить, что в этой системе используется модифицированная версия Ethernet с поддержкой адаптивной динамической маршрутизации, благодаря чему пакеты данных передаются по кратчайшим путям с автоматическим обходом сбойных узлов. Подобную функцию можно также встретить в других мощнейших китайских HPC-кластерах и в интерконнекте Slingshot от компании HPE Cray.

Суперкомпьютер Sugon не был бы секретным, если бы не использовался в военных, научных или других стратегических целях Поднебесной. Рассмотрим несколько предположений, где мог бы применяться сверхсекретный HPC-кластер от Sugon:

• Системы массовой видеоаналитики. Некоторые из предыдущих суперкомпьютеров Sugon активно применялись для централизованного контроля систем видеонаблюдения, предназначенные для распознавания лиц, отслеживания действий, мониторинга транспортных средств, в том числе и на военных объектах. Ввиду этого можно предположить, что секретный кластер от Sugon также задействуется в этой сфере. 
• Военный сектор. Поскольку Sugon и Hygon с 2019 года включены в санкционный список США из-за сотрудничества с китайскими военными структурами, становится очевидно, что секретный суперкомпьютер активно применяется и в военных целях, например, в моделировании ядерных реакций, расшифровки спутниковых данных и разработки гиперзвукового оружия.
• Научные вычисления. Аналоги системы Sugon, вроде суперкомпьютера Sunway OceanLight, применяются для прогнозирования климата, анализа термоядерных реакций, геномных исследований, а также в сфере материаловедения и космологии. Ввиду этого будет неудивительно, если суперкомпьютер от Sugon также задействован в этих направлениях китайской научно-исследовательской индустрии. 

Китайский сектор высокопроизводительных вычислений не перестает удивлять — мы разобрали целых три экзафлопсных системы, каждая из который базируется на уникальных технологических решениях, которые могли бы с легкостью вырваться в топы рейтинга TOP500, но по стратегическим причинам Китая, не входят в рейтинг лучших суперкомпьютеров. И несмотря на то, что о рассматриваемом сегодня суперкомпьютере Sugon мало что известно, можно с уверенностью предположить, что Китай, скорее всего, все же смог преодолеть барьер в 2 экзафлопса, что делает эту передовую систему единственным в своем роде мощнейшим HPC-кластером в мире.