超節(jié)點已成為國內(nèi)外構(gòu)建

大規(guī)模HBD域明確應(yīng)用趨勢

技術(shù)驅(qū)動下，超節(jié)點已成為國內(nèi)外構(gòu)建大規(guī)模HBD域應(yīng)用的關(guān)鍵趨勢。隨著千億到萬億參數(shù)MoE大模型并行訓練(尤其是專家并行和張量并行)對GPU間通信需求的激增，Scale-up超節(jié)點應(yīng)運而生。去年，英偉達的NVL72及可擴展的NVL576系統(tǒng)率先布局;今年，華為CloudMatrix 384又刷新了超節(jié)點規(guī)模與性能的紀錄。與此同時，OISA、UALink、ALS、ETH-X等組織正致力于構(gòu)建更開源、通用的超節(jié)點生態(tài)。超節(jié)點作為AI基礎(chǔ)設(shè)施GPU Scale-up互聯(lián)的必然趨勢，正吸引產(chǎn)業(yè)界探索多樣化的技術(shù)路線。目前，業(yè)界正密切關(guān)注其在硬件建設(shè)、互聯(lián)技術(shù)、成本優(yōu)化及工程落地等方面的挑戰(zhàn)與需求。

昨日在2025中國AI算力大會上，奇異摩爾首席網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)專家葉棟為行業(yè)帶來了“AI原生時代 —共筑超節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)”的主題演講，并與產(chǎn)業(yè)鏈來自阿里云、中國移動研究院以及曦智科技的技術(shù)專家們共同探討了國內(nèi)外超節(jié)點的現(xiàn)狀，超節(jié)點所面臨的挑戰(zhàn)以及其在國內(nèi)應(yīng)用落地前景展望等多個議題發(fā)表洞見。

超節(jié)點Scale-up網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的挑戰(zhàn)

葉棟博士指出在現(xiàn)階段AI大模型并行計算趨于復雜化的背景下，Scale-up網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)面臨高性能、靈活拓撲、多語義支持以及缺乏通用互聯(lián)協(xié)議等四大挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)一：高性能

從性能維度審視，英偉達在Scale-up互聯(lián)領(lǐng)域目前處于領(lǐng)先地位。回顧2014年至2024年這十年間，英偉達的GPU芯片及系統(tǒng)實現(xiàn)了顯著的技術(shù)躍升，從P100迭代至GB200，其底層架構(gòu)亦從Volta演進到最新的Blackwell。

在此期間，GPU互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)NVLink也經(jīng)歷了飛速發(fā)展，帶寬從第一代的300GB/s大幅提升至第五代的1.8TB/s。盡管PCIe 6.0在x16通道下提供的雙向帶寬達到256GB/s，但相較于NVLink 5.0，其性能仍僅為后者的約七分之一。對于Scale-up互聯(lián)而言，在處理大規(guī)模模型并行計算時，對性能有著嚴苛要求，這體現(xiàn)在單卡芯片的計算能力、GPU間的互聯(lián)帶寬以及通信時延等關(guān)鍵指標上，英偉達的技術(shù)優(yōu)勢在這些方面均得到了充分體現(xiàn)。

挑戰(zhàn)二：靈活拓撲支持

當前AI網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲形態(tài)是多樣的，盡管行業(yè)普遍采用相對通用的拓撲組網(wǎng)是胖樹(Spine-Leaf架構(gòu))。然而，隨著AI大模型訓練與推理對網(wǎng)絡(luò)通信復雜度的要求持續(xù)提升，當前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境已演變?yōu)槎喾N拓撲類型并存的狀態(tài)。

以全網(wǎng)狀拓撲(Full Mesh)為例，該結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)帶寬能力極高，可達到Tbps級別，同時能夠?qū)崿F(xiàn)低至納秒(ns)級的通信時延。但其固有的局限性在于網(wǎng)絡(luò)可擴展的節(jié)點數(shù)量能力較差，不能進一步滿足超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)。又例如光交換矩陣技術(shù)，如Google TPU集群所采用的典型組網(wǎng)方案，則展現(xiàn)出較強的網(wǎng)絡(luò)可擴展能力，并能夠維持極低的延遲水平，但從成本和維護角度來說，光交換的成本較高且維護難度和復雜性也較大。網(wǎng)絡(luò)拓撲的優(yōu)化，已成為提升Scale-up網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)性能的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一。

鑒于GPU間互聯(lián)對網(wǎng)絡(luò)性能的嚴苛要求，以及不同應(yīng)用場景下對拓撲結(jié)構(gòu)的多樣化需求，業(yè)界亟需一種能夠適應(yīng)并靈活支持多種網(wǎng)絡(luò)拓撲的產(chǎn)品方案，以確保在不同架構(gòu)下均能實現(xiàn)高效、可靠的GPU互聯(lián)。

挑戰(zhàn)三：多語義支持

消息語義與內(nèi)存語義是Scale-up網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在過去一定時期階段內(nèi)爭議較大的技術(shù)路線。但隨著產(chǎn)業(yè)界對于AI Scale-up 網(wǎng)絡(luò)的探索進一步深入，多語義支持逐步成為構(gòu)筑GPU互聯(lián)超節(jié)點的必選項。未來隨著超節(jié)點的GPU數(shù)目進一步擴展增加(機架級-1024GPU)，在張量并行和專家并行混合負載的應(yīng)用場景中, 超節(jié)點不僅需要類似RDMA模式的消息語義，同時也依賴能夠?qū)崿F(xiàn)HBD域內(nèi)內(nèi)存模塊(例如HBM)快速訪問的內(nèi)存語義。

內(nèi)存語義- 其核心原理是通過物理或虛擬地址空間的直接映射或重映射，構(gòu)建出一個全局的數(shù)據(jù)視圖。多個處理單元能夠使用標準的加載(Load)和存儲(Store)指令直接訪問遠程單

元的內(nèi)存空間。

舉個例子，NVLink 本身隸屬于內(nèi)存語義的典范。在此條件下，行業(yè)需要一種新的產(chǎn)品形態(tài)來同時支持消息語義及內(nèi)存語義，從而確保大規(guī)模GPU集群在復雜AI工作負載下實現(xiàn)極致性能與靈活性的核心保障。

挑戰(zhàn)四：通用互聯(lián)協(xié)議

當前，Scale-up網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的實際應(yīng)用主要依賴于英偉達和華為等廠商提供的基于私有協(xié)議與封閉生態(tài)的高速互聯(lián)解決方案。然而，隨著OISA、UALink等開源生態(tài)的相繼建立與發(fā)展，行業(yè)正逐步打破私有協(xié)議一統(tǒng)天下的局面。

盡管未來相當長的一段時期內(nèi)，Scale-up互聯(lián)領(lǐng)域可能仍將呈現(xiàn)封閉專有方案與開源生態(tài)并存的態(tài)勢，但這并未改變行業(yè)前進的方向。AI網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)進步與性能優(yōu)化，迫切需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游各環(huán)節(jié)的緊密協(xié)作與共同努力。唯有打通開源的全鏈條，匯聚產(chǎn)業(yè)智慧與資源，才能最終完善并實現(xiàn)能覆蓋大部分應(yīng)用場景且具備通用性的互聯(lián)協(xié)議標準。

Kiwi NDSA -G2G：高性能 | 標準化 |

通用化的超節(jié)點互聯(lián)解決方案

基于以上幾大挑戰(zhàn)，奇異摩爾的Kiwi NDSA-G2G 互聯(lián)芯粒(又名G2G IO Die)是行業(yè)內(nèi)唯一一種基于Chiplet架構(gòu)和開放生態(tài)，提供高性能、標準化、通用化的Scale-up互聯(lián)方案。

從性能來看，產(chǎn)品具有高帶寬、低延時及高并發(fā)的特性，可以實現(xiàn)TB級別的帶寬，對標NVlink4.0;從網(wǎng)絡(luò)拓撲來看，G2G芯粒支持多種拓撲包括Full Mesh、Spine-Leaf等組網(wǎng);從語義支持方面，G2G芯粒將同時支持消息語義與內(nèi)存語義雙引擎。由于當前Scale-up協(xié)議從簡單 P2P 接口變成復雜協(xié)議，通用協(xié)議也在進一步標準化的過程中。Kiwi NDSA-G2G 本身基于奇異摩爾獨創(chuàng)的HPDE架構(gòu)，可滿足不同廠商不同場景的需求，在生態(tài)百花齊放的Scale-up系統(tǒng)中支持多協(xié)議類型及其升級，從而降低持續(xù)研發(fā)難度和開發(fā)成本。

“AI系統(tǒng)作為一項高度復雜的系統(tǒng)工程，其成功構(gòu)建與高效運行，離不開產(chǎn)業(yè)鏈上每一個環(huán)節(jié)的緊密協(xié)作與貢獻。奇異摩爾專注于AI網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)這一關(guān)鍵領(lǐng)域，積極致力于聯(lián)合云服務(wù)提供商、電信運營商、GPU芯片、交換機及服務(wù)器制造商等AI產(chǎn)業(yè)鏈的上下游伙伴，共同攜手構(gòu)筑一個開源、開放且具有廣泛適用性的通用Scale-up網(wǎng)絡(luò)生態(tài)體系，以此驅(qū)動整個AI網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的加速發(fā)展與持續(xù)演進?！比~棟博士表示。

關(guān)于我們

AI網(wǎng)絡(luò)全棧式互聯(lián)架構(gòu)產(chǎn)品及解決方案提供商

奇異摩爾，成立于2021年初，是一家行業(yè)領(lǐng)先的AI網(wǎng)絡(luò)全棧式互聯(lián)產(chǎn)品及解決方案提供商。公司依托于先進的高性能RDMA 和Chiplet技術(shù)，創(chuàng)新性地構(gòu)建了統(tǒng)一互聯(lián)架構(gòu)——Kiwi Fabric，專為超大規(guī)模AI計算平臺量身打造，以滿足其對高性能互聯(lián)的嚴苛需求。我們的產(chǎn)品線豐富而全面，涵蓋了面向不同層次互聯(lián)需求的關(guān)鍵產(chǎn)品，如面向北向Scale out網(wǎng)絡(luò)的AI原生智能網(wǎng)卡、面向南向Scale up網(wǎng)絡(luò)的GPU片間互聯(lián)芯粒、以及面向芯片內(nèi)算力擴展的2.5D/3D IO Die和UCIe Die2Die IP等。這些產(chǎn)品共同構(gòu)成了全鏈路互聯(lián)解決方案，為AI計算提供了堅實的支撐。