當前，我們正處於數據大爆發、萬物智能化的時代，這對於計算創新提出了更高的要求。一方面，數據的規模、形態和處理需求正在發生劇變，大量的傳感器、物聯網設備、AI系統正在產生海量的數據，傳統的計算模式已經無法滿足不斷變化的數據需求。另一方面，隨著工作負載的日趨多樣化，各種不同的新興應用對於計算的性能、數據的需求各異，單一的計算模式已經無法滿足這樣多樣化的需求，必須對不同製程和工藝的晶片進行混搭式組合，帶來更具經濟效益的計算方案。
在這種狀況下，「異構計算」憑藉更高的性價比、更強的靈活性脫穎而出。它是一種使用不同類型指令集、計算架構單元組成混合系統的特殊計算方式，能夠像「樂高積木」那樣，實現晶片的按需混搭和靈活選擇。
異構計算：採用混合動力的全新計算引擎
異構計算的概念並不新鮮，早在上世紀80年代，異構計算就已經誕生，不過早期的異構融合主要是基於CPU和GPU，而目前，異構計算已經擴展到更多計算架構，如CPU、GPU、ASIC、FPGA等，並且在更多的領域如人工智慧、邊緣計算等發揮重要的作用，能夠實現性能大幅提升同時降低能耗。
英特爾中國研究院院長宋繼強表示，如果說傳統計算架構是一種燒汽油的引擎，那麼異構計算就是一種混合動力引擎甚至新能源引擎，能夠推動人工智慧、5G等新興領域更好、更快地發展。
第一，異構計算能夠帶來算力的大幅提升。異構計算能夠將不同架構的優勢整合在一起，變成一個「算力集合體」。它涉及的計算架構異常複雜，同時還涵蓋包括製程、封裝、軟體在內的更多技術。談到異構計算的創新，北京交通大學信息科學研究所副教授王東表示：「異構計算要真正帶來改變，應從工藝、封裝、架構、軟體系統等入手，提供一個整體解決方案，尤其是要注重編程模型的通用性和編程方法的普適性。」
第二，異構計算能夠帶來更高的靈活性和性價比。宋繼強介紹到，異構計算帶來的好處之一便是它能夠針對未來多種不同的應用快速給出高性價比的方案，能夠將方案小型化，能把成本和效能達到一個不錯的平衡。中山大學微電子科學與技術學院教授、副院長虞志益則表示，異構計算的優勢在於可以將通用的 CPU和專業的晶片(如ASIC)融合在一起，實現性能、功耗和靈活性的統一。
然而，目前市面上普遍的異構計算解決方案還存在一些問題。目前來看，主要是有兩種方式的異構，一種是CPU、GPU、FPGA等組成一個一體化設計的SoC，將達到最高的能效比，但需要量大面廣，才值得投入。另一種是這些獨立的晶片通過板級連接實現異構計算，其優勢在於靈活，但板與板之間連接的功耗、帶寬都大打折扣。
即便如此，異構計算還是被寄予厚望。電子科技大學電子科學與工程學院副教授黃樂天認為，未來異構計算很難突然爆發式增長，但會慢慢地滲透到各種應用中，然後改變一些應用的形態，甚至是底層邏輯。另外，黃樂天也談到，異構計算將有可能在技術滲透性上來說將會改變行業形態，創造一些新的工作機會和領域，也將催生一些創業類公司以及底層技術方案商的成長。
異構計算：眾多技術點的集合，一體化的計算創新
雖然從表面上看，異構計算是一個硬體的物理疊加，但真正要釋放其全部能力，最終有賴於從硬體到軟體的整體式設計。未來的異構計算，不僅僅是單一的技術點，而是多技術點的集合，試圖打造一個高效的異構系統。
黃樂天認為，異構計算要帶來真正的改變，應從工藝、封裝、架構、軟體系統等入手，提供一個整體解決方案，尤其是要注重編程模型的通用性和編程方法的普適性。虞志益也認為，異構計算的發展需要從系統、軟體、算法等多方面融合，需要各個技術方面有更好的Interface。而從產業角度來說，一是用異構計算提升現有的產品，二是用異構計算驅動未來的發展。
宋繼強則強調，只有在晶片、系統、軟體三個層級實現一體化的異構，才能最大化釋放異構計算的價值。
首先，在晶片層級，製程工藝和封裝技術的進步，正在推動著超異構計算的發展。以英特爾為例，利用CO-EMIB、Foveros 3D以及EMIB等先進封裝技術，英特爾能夠提供顯著的實用性和經濟性優勢。其中，CO-EMIB融合了EMIB與Foveros新封裝技術的優勢，可以同時實現可以讓晶片橫向拼接，同時每層橫向拼接都還是可以繼續立體堆疊，是業內頂級的封裝技術，開闢封裝技術新的先河。
然後，在系統層級，需要在系統內將多樣化的計算，針對不同的工作負載啟動不同的處理架構，架構進行整合智能、高效地解決多元計算需求。英特爾高級副總裁、首席架構師兼架構、圖形與軟體部門總經理Raja M。 Koduri強調：「英特爾的策略就是要囊括CPU、GPU、FPGA、加速器所有的架構。」
最後，在軟體層級，在硬體層次增長的前提下，需要一個中間層把通用的流行軟體開發框架和硬體層級聯繫起來，目的便是儘可能去把不同硬體架構的編程差異減少，提高效率。為此，英特爾很早就進行了布局，並推出了oneAPI 解決方案。該項解決方案面向異構計算提供了統一的、可擴展的編程模型，目的是提供一套跨平臺的通用軟體工具，創造統一的開發環境，針對不同的硬體架構進行優化，從而降低開發人員應對不同硬體架構時編程的難度，並實現性能的擴展。
宋繼強認為，異構計算將是未來創新的首要架構師，將助力打開新的智能世界的大門。英特爾從很早開始，就看到了智能時代下的數據洪流以及以此帶來的轉變。為了應對數據量的指數級增長以及數據的多樣性處理需求，英特爾提早布局異構計算，並提出了領先業界、軟硬結合的「超異構」計算解決方案，來滿足未來更加多元化的計算需求。
（文章來源：北國網）