纯CPU架构实现2.198E双精度算力，中国超算登顶全球TOP500

在全球超算顶会ISC2026上，国家超级计算深圳中心重磅发布新一代“灵晟”超算系统实测持续性能高达2.19EFlops，是世界首台持续性能超二百亿亿次（2EFlops）的超算系统，创新超智融合Online Acceleration架构，全面领先美欧E级超算，强势宣告中国超算重回世界之巅。中国灵晟超级计算机一举超越美国 El Capitan，登上全球超算 TOP500 榜单首位。

“灵晟”在 Linpack 基准测试中跑出 2.198 艾双精度浮点（FP64 ExaFLOPS）持续算力，也是 TOP500 榜单有史以来首台仅依靠 CPU、持续双精度算力突破 2 艾浮点的超算系统。该整机核心采用基于 Armv9 指令集半定制自研 LX2 处理器，单颗芯片 304 核心，主频 1.55GHz。整机合计搭载 1379 万颗 CPU 核心，在网络层，自主设计的灵启高速互连网络可支持200万个端口、10万节点的超大规模组网，整机运行功耗 42.2 兆瓦。

在存储层，采用分层架构，兼顾高性能作业区与容量型数据区，可扩展至E级；在系统层，构建大规模超智融合框架，自研全栈软件，将底层硬件能力以可用、可编程、可优化的方式释放给应用，提高各领域应用性能。

在节能方面，“灵晟”整机首创100%全液冷散热计算机柜，达到51GFlops/W能效比，低于 El Capitan 的 60.94 吉浮点 / 瓦。对比此前常年霸榜、同样纯 CPU 架构的日本富岳（Fugaku），灵晟优势十分显著 —— 富岳优化前后能效仅为 14.78~16.84 吉浮点 / 瓦。

在侧重稀疏科学计算的 HPCG 榜单中，“灵晟”同样登顶，测得 22.00 拍 HPCG 浮点性能。但在混合精度基准 HPL-MxP 测试中，该机混合精度算力 7.92 艾浮点，落后于 El Capitan、Frontier 与 Aurora 三套带 GPU 加速的美系超算。这一短板限制了它在 AI 训练、推理场景的适配能力，不过这套系统的核心优势集中在传统高性能科学计算负载，该取舍具备合理性。

在芯片层，“灵晟”自研LX2 CPU创新性引入多精度与矩阵加速等能力，实现片上超算算力与智能算力深度融合，并集成了首颗国产HBM，内存带宽相比传统CPU提升10倍。单颗 LX2 CPU 由两颗计算芯粒封装而成，总计 304 个计算核心，划分为 8 个计算簇，每簇 38 核。每个核心集成 ARM 可扩展矢量扩展（SVE）与可扩展矩阵扩展（SME）单元，专门加速科学计算与 AI 训练所需的矢量、矩阵运算，原生支持 FP64、FP32、BF16、FP16、INT8 全精度数据格式。片内集成 32GB HBM 高带宽内存，带宽最高 4TB/s，同时外接最高 256GB DDR5 内存，兼顾极致带宽与超大存储容量。

即便内置矩阵扩展单元，LX2 处理器从双精度 FP64 切换至混合精度负载时，性能仅提升 3.6 倍；对比搭载专用低精度加速单元的系统（AMD Instinct MI300A、英特尔 Ponte Vecchio）提升幅度差距明显。虽然 Armv9 架构搭配 SVE/SME 可以加速 FP16/BF16/INT8 运算，但受内存带宽、软件生态成熟度、互联网络效率等多重因素制约，纯 CPU 架构在混合精度场景的性能增益天然弱于异构加速架构。

“灵晟”超算系统总设计师、国家超算深圳中心主任、中山大学教授卢宇彤受邀发表专题演讲，全面解读“灵晟”超算的核心设计理念与技术优势。她指出，超算发展已迈入超智融合新阶段，“灵晟”系统首创Online Acceleration的全CPU架构，打破传统CPU-GPU异构架构壁垒，内嵌AI矩阵加速单元，回归计算加速的本质，实现超算智算等多种计算模式的高效协同，全面赋能科学智能计算，完成了算力性能登顶和应用广泛落地的双重突破，为全球超算技术升级与规模应用提供了可借鉴的方案，获得了世界同行的高度评价。图灵奖得主、美国两院院士Jack Dongarra教授表示：灵晟系统让世界看到了超算通向AI4Science新型系统架构的希望之光。