超節點重構智算底座:國產AI加速卡互聯技術突破與產業化路徑
- 來源:國海證券
- 發布時間:2026/07/23
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超節點:重構智算底座,國產AI加速突圍——計算機行業超節點OEM系列.pdf
研究目的與核心問題本報告由國海證券計算機研究團隊發布,旨在解決三大核心問題:闡明超節點需求的真實性與迫切性并拆解技術路徑;深度解析英偉達VeraRubin平臺全棧架構;研判國產超節點產業周期與市場空間。核心內容框架報告分為三大部分。第一部分分析超節點架構需求,指出大模型訓練端MoE模型高頻All-to-All通信與推理端KVCache膨脹構成通信、顯存雙重瓶頸,提出提高通信帶寬、統一內存尋址、優化網絡拓撲、軟件棧調度優化四大技術路徑,并強調實際部署需評估散熱、運維、ROI等指標。第二部分拆解英偉達VeraRubin平臺,涵蓋7款芯片與5款機架形態,NVLink6實現3.6TB/s單卡雙向帶寬,...
超節點架構需求:通信與顯存雙重瓶頸驅動變革
大模型訓練與推理環節對算力基礎設施提出全新要求。訓練端,MoE架構引入的專家并行模式產生高頻All-to-All通信,流量呈現不可預測的稀疏多播特征,對互聯帶寬、延遲和動態調度能力要求顯著高于傳統稠密模型的All-Reduce模式。推理端,KV Cache隨上下文長度線性膨脹,面臨容量大、小包高頻、時延敏感及高并發等挑戰,傳統服務器集群算力利用率偏低。上述通信與顯存的雙重剛性瓶頸,催生超節點架構的剛性需求。
技術優化路徑:多層協同提升整機算力效率
超節點技術優化圍繞四大維度展開。其一,Scale-Up負責機柜內片間高帶寬低時延通信,承載TP/EP強耦合并行,時延目標為百納秒級;Scale-Out則將PP/DP等相對松耦合通信釋放到更大規模集群網絡。當前Scale-Up域互聯協議沿技術路線(總線類/以太類/專有互聯)與開放程度(封閉私有/準開放/完全開放標準)兩個維度多元并行。其二,統一內存尋址將多設備協作從顯式搬數據推向按地址訪問數據,涉及地址層、訪問層與管理層的協同設計。其三,拓撲優化通過降低網絡直徑、提升二分帶寬與徑向擴展度,減少通信跳數。其四,軟件棧調度優化實現計算與通信的高效重疊,配合IO及數據加載優化持續釋放硬件潛能。
海外標桿:Vera Rubin平臺全棧架構解析
英偉達Vera Rubin平臺構成海外超節點標桿。硬件層面,整套NVL72平臺包含Vera CPU、Rubin GPU、NVLink 6 Switch、ConnectX-9 SuperNIC、BlueField-4 DPU、Spectrum-6 CPO及Groq 3 LPU共7款芯片,以及5款機架形態。Rubin架構GPU推理算力較上代實現數倍提升,Rubin與LPU協同通過將Attention計算與FFN計算解耦,可實現更大幅度的性能飛躍。網絡層面,NVLink 6單卡雙向最大帶寬達到3.6TB/s,較PCIe實現性能飛躍;Scale-up方案呈現銅光共存特征,Rubin系列以銅纜為主,Feynman系列將首次同時推出銅纜與CPO方案。存儲層面,STX機架配套CMX上下文內存存儲平臺,旨在支持長上下文和智能體工作負載所需的KV Cache快速擴展。針對代理式AI的CPU需求,Vera CPU機架在密集液冷環境中集成256個CPU,單機架可支持超過兩萬兩千個并發強化學習或智能體沙盒環境。
國產超節點:多路線創新突破,規模化放量條件成熟
國產互聯協議呈現多路線創新格局。華為UB靈衢、海光信息Hyswitch、沐曦MetaXLink、阿里ALink等自研互聯協議競相迭代,各類廠商集中發布自研超節點產品。華為Atlas 950 SuperPoD采用UB-Mesh遞歸直連拓撲,以64卡為步長按需擴展,最大可實現8192卡無收斂全互聯;中科曙光scaleX640采用浸沒相變液冷,實現單機柜640卡超高速總線互連,并已完成十萬卡級AI集群真機部署;阿里云磐久128超節點集成自研CIPU 2.0芯片,實現Pb/s級別Scale-Up帶寬;百度天池256卡超節點基于昆侖芯P800,已適配多款主流模型。
產業化前景:OEM廠商直接受益,頭部份額與盈利能力雙提升
國產超節點從單點驗證走向系統級落地,下游需求或好于預期。服務器OEM廠商訂單逐漸批量落地,部分廠商給出明確的收入指引。隨著國產AI芯片產能逐漸提升,超節點滲透率有望加速上行。超節點集成高速互聯、液冷、整機結構設計,技術門檻顯著高于傳統服務器,單柜包含百萬級獨立組件與近兩千芯片,重量接近兩噸。超節點時代,OEM廠商價值重心上移至復雜的定制化系統設計、深度調優和全棧集成服務,頭部廠商有望憑借架構設計、熱管理、供應鏈整合及大規模交付能力,獲得更高的產品溢價與市場份額。
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