最新的TOP500榜單顯示全球已有多套超級電腦跨越Exascale效能門檻,算力競賽持續升溫之際,新出爐的Green500榜單顯示,高效能運算(HPC)的能源效率競爭,正從追求單一系統突破,轉向少數成熟架構的大規模擴散。
從2026年6月公布的Green500排名來看,前3名系統的能源效率均落在69至73 GFlops/W之間,且連續兩期維持相同排名。第1名為KAIROS(73.2GFlops/W)、第2名為ROMEO-2025(70.9GFlops/W),第3名為Levante GPU Extension(69.4GFlops/W),前3名系統均採用相同的技術架構,包括Nvidia GH200 Grace Hopper Superchip、BullSequana XH3000平臺以及直接液冷(Direct Liquid Cooling)設計。
值得注意的是,前3名採用同一架構,系統的運算效率往往會隨系統規模增加而略有下降,這使得規模較小的系統在能源效率的表現上更有優勢。
這顯示高能效超級電腦的競爭焦點,已不再只是追求更高的峰值效率,而是圍繞同一套成熟架構展開系統整合與工程優化競賽。
60 GFlops/W以上系統增加,高能效設計開始從少數領先者擴散
雖然Green500前三名與上一期相比變化不大,但若觀察榜單分布,則可發現高能效的系統變多了。
在最新Green 500排名中,約排名前30名的系統能源效率達到60 GFlops/W以上。相較之下,2025年11月的Green500,當時僅有前24名突破60GFlops/W。
這代表Green500的重點已不再只是榜首系統刷新紀錄,高效率運算能力正向更多的系統擴散。換言之,能源效率的提升不再侷限於少數研究機構或國家實驗室的頂尖超級電腦所專有,而是更多新一代HPC平臺的設計目標。從永續的角度來看,雖然全球加速AI基礎建設,但也關注能源使用效率的設計,有利於永續發展。
GH200、HBM與液冷成高能效系統共同特徵
若進一步分析達到60 GFlops/W以上的系統,可以發現它們雖然來自不同國家與超算中心,但大多具備相似的架構特徵。
首先是採用CPU與GPU高度整合的異質運算架構。
以GH200為例,由Grace CPU與Hopper GPU透過NVLink-C2C高速互連整合而成的超級晶片(Superchip)。相較於傳統CPU與GPU透過PCIe連接的架構,GH200能顯著降低資料搬移所需的能耗,並提升高頻寬記憶體(HBM)的使用效率。
其次,液冷已成為高能效系統的共同特徵。
隨著AI訓練與科學模擬工作負載推升機櫃功率密度,傳統氣冷系統已難以兼顧散熱與能源效率。Green500前段班系統普遍採用直接液冷技術,以降低冷卻耗能並提高整體電力使用效率。
此外,高速互連技術也成為關鍵組件。包括Nvidia InfiniBand NDR等新一代網路架構,能減少節點間資料傳輸延遲與能源損耗,使大型GPU叢集在擴充規模時仍維持較高效率。
Green500競爭從晶片性能轉向系統工程能力
這也反映出高效能運算產業競爭模式的轉變。
過去提升能源效率的主要手段,多半來自處理器世代更新或製程進步;但從最新榜單來看,高能效系統之間的差距已大幅縮小,前3名僅相差數個GFlops/W,且多數前段系統採用相似的硬體組合。
這意味著能源效率競爭正逐漸從晶片層級轉向系統層級。
未來影響排名的因素,除了GPU與CPU本身性能外,更包括機櫃設計、電力分配架構、液冷系統、網路拓撲,以及軟體調校等整體工程能力。
當CPU與GPU緊密整合、HBM記憶體、高速互連與液冷設計逐漸成為標準,超級電腦的能源效率進入平臺化與工程化的新競爭。
至於臺灣的超級電腦表現方面,進入Green500前100名者,以Ubilink的系統排名72最佳,能效為42.9GFlops/W,其次是國網中心的Nano 4排名第86名,能效為36.8GFlops/W,以及國網中心另一系統Nano 4-b為91名,能效為31.4GFlops/W,至於國網較新的Nano-5主機排名92名,能效為30.7GFlops/W。
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