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华为徐直军:Peerium架构与灵衢总线,让百万颗处理器成为一台计算机
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《科创板日报》10 月 6 日讯(记者 黄心怡)在上海举行的华为全联接(HC)大会期间,华为轮值董事长徐直军与海思首席科学家廖恒,就华为新发布的 AI 时代的 Peerium 计算架构和灵衢总线(UnifiedBus),与媒体记者进行了问答交流

今年 HC 大会期间,华为展出了昇腾 950 和 Atlas 950 超节点。徐直军表示," 超节点 " 如今被广泛提及,但不同厂商实现差异很大,真正的挑战在于让数千、数万颗处理器组成一台计算机。华为将这一全新计算架构命名为 Peerium,它能让百万颗处理器成为一台计算机。目前,华为正部署和测试 25.6 万张卡规模的 Atlas 950 SuperPoD 超节点。

廖恒认为,未来两年内,预计中国将出现约 6 至 7 个前沿 AI 实验室,目标都是训练参数规模在 10 万亿到 40 万亿之间的基础语言模型。这些数字与超节点的内存容量和规模大致匹配,因此需要如此规模的基础设施来做训练。

华为昇腾 950 芯片推出 PR 和 DT 两个版本。其中,昇腾 950PR 芯片已于 2026 年第一季度正式发布并上市,主要面向推理场景。徐直军透露,该芯片上市量不算大。而基于 950DT 的超节点主要用于训练,目前还在测试中,规模供货应该在今年年底或明年初。

" 我们和各家模型厂商做了很多沟通交流,从目前测试结果来看,950DT 的训练表现非常不错,我相信从明年开始,大量模型的训练会构筑在 950DT 超节点上。未来关键可能不在于我们推动的力度有多大,而在于我们的供货能力有多大。现在能产多少就供多少,我们希望产业链加快扩产,快一点、多产一点。" 徐直军称。

徐直军表示,目前昇腾满足国内市场需求还远远不足,所以没有全面拓展海外市场的计划。但确有少数国家做了测试和供给,但量非常少。在中国市场要统计英伟达的市场占有率很难,但如果从华为能够统计到的数据看,昇腾应该已经超过了英伟达。

当前,AI 算力推动光通信持续向 " 超高速、高能效、全光化 " 演进,NPO 商业化加速、CPO 多技术路线并行。针对路线选择,徐直军表示,华为很早就达成共识做 NPO,没做 CPO。" 而且我认为,在相当长时间里,从工程实现、成本、维护、良率等角度讲,NPO 都是最佳选择。"

华为不久前发布了基于 NPO 的 Hi-ONE 模组,支持 7.2T 高带宽。徐直军表示,光引擎距离主芯片仅约 5 厘米,只有这部分还需要铜线做电连接,基本可以说是全光的超节点。同时,Hi-ONE 模组把光源直接封装进模组内部,实现内置光源。我们预计,未来两到三年内都很难有其他厂商能做出来。这是华为多年来在光电相关领域的积累,才得以实现和量产。

廖恒表示,全光互联最大的障碍是对可靠性的担忧,因为器件会发生故障。目前大多数厂商选择外置光源路线,用单个光源馈送 32 路信号,功率就必须放大 32 倍。如此巨大的功率很容易引发许多问题,在耦合接口及其他各个环节都会出问题。我们选择内置光源方案,是出于工程上的务实选择,Hi-ONE 正是经过多次权衡后达成的出色折中方案,很快将进入量产阶段。

以下为交流摘要全文:

徐直军:非常感谢大家来参加媒体沟通会,我有很长一段时间没有跟媒体朋友们沟通了,今天很高兴和大家相聚交流,主要聚焦在我们开创 AI 时代的计算架构和灵衢协议。

去年 HC 大会上,我在主题演讲中发布了昇腾芯片及其路标(950、960、970、超节点与集群解决方案),并宣布开放灵衢协议。

今年 HC 大会上,华为展出了昇腾 950 和 Atlas 950 超节点。" 超节点 " 如今人人都在讲,但不同厂商实现的差异很大。去年我曾一再强调,超节点的真正挑战,是让数千、数万颗处理器组成一台计算机。

今天展出的基于 950 芯片的超节点,背后正是我们开创的全新计算架构。它能让百万颗处理器成为一台计算机。我们将这一架构命名为 Peerium,它是基于嵌套并行、统一内存寻址、平等互联实现百万级处理器强扩展的计算架构,突破了图灵范式的串行,提出了 Nested BSP。

同时,它也突破了冯・诺依曼单机架构,颠覆了长久以来的主从架构。但现有技术无法支撑这一架构的实现,为此我们发明了关键互联技术——灵衢,最终实现让百万级处理器真正成为一台更大的计算机。

灵衢是基于一个开放协议、可无限扩展地联接 CPU、NPU、内存、SSD、网卡和交换机的高速总线。有了灵衢,计算、存储、网络得以平等互联,从而彻底颠覆原有的主从架构。

Atlas 950 超节点就是华为采用 Peerium 计算架构的产品,目前 25.6 万卡规模的集群已经在部署和测试中。

问:廖博论文里面写的 25.6 万张卡组成一个超节点,这是该技术的上限吗?目前整体市场需求情况如何?

廖恒:25.6 万或约 20 万这个数字,并不是随便定的。

首先,这类大型集群用于训练,硬件基础设施需要支撑基础模型训练,而目前模型参数规模已达到 5 万亿级别。

未来两年内,预计中国将出现约 6 至 7 个前沿 AI 实验室,目标都是训练参数规模在 10 万亿到 40 万亿之间的基础语言模型。这些数字与超节点的内存容量和规模大致匹配,因此需要如此规模的基础设施来做训练。

第二,在中国,大多数数据中心都接入了国家电网。考虑到单个区域、单个数据中心园区的电力输送系统设计,20 万是一个相对保守的数字。

正如我所说,大家一定对全球范围内正在发生的 AI 模型竞赛非常熟悉。在中国,至少有 3 到 4 家一线参与者已获得广泛认可,并达到了一线地位。

问:华为接下来将如何推动中国的模型厂商将昇腾系列芯片用于训练?

徐直军:950 率先推出的是 PR 版,主要面向推理,目前上市量不算大。基于 950DT 的超节点则主要用于训练,目前还在测试中,规模供货应该在今年年底或明年初。我们和各家模型厂商做了很多沟通交流,从目前测试结果来看,950DT 的训练表现非常不错,我相信从明年开始,大量模型的训练会构筑在 950DT 超节点上。未来关键可能不在于我们推动的力度有多大,而在于我们的供货能力有多大。现在能产多少就供多少,我们希望产业链加快扩产,快一点、多产一点。

问:现在美国部分领先模型厂商呼吁放缓 AI 产业的发展,对此华为怎么看?

徐直军:从中美 AI 发展的水平和节奏来看,中国的模型基本都是开源的,相对而言,发展到哪一步也是透明的;而美国几家主流模型厂商由于拥有更强大的算力,到底发展到了哪一步,目前可能只有他们自己知道。他们感受到的 AI 风险,在中国可能感受并不强烈。中国现在还是要加快自己的节奏,等真正能够感受到这种风险时,或许会与美国头部模型厂商有同样的感觉。但我一直认为,AI 既要发展又要管控风险,要让 AI" 向善 ",而不是 " 向恶 "。

问:950 超节点目前有没有在海外扩展的计划?如果有的话,会在哪些市场上开展?国内市场份额情况如何?如何看待芯片自主化率的问题?

徐直军:目前昇腾满足国内市场需求还远远不足,所以没有全面拓展海外市场的计划。但确有少数国家非常需要,我们做了测试和供给,但量非常少。

在中国市场要统计英伟达的市场占有率很难,但如果从我们能够统计到的数据看,昇腾应该已经超过了英伟达。

中国推进芯片自主化是一条必然之路。中国有 14 亿人口,又是一个工业化大国,所有的生活、工作都与芯片相关。中华民族又是一个忧患意识很强的民族,不能一直受制于人,不能今天被说卖一颗给你,明天又说不卖给你。尽管水平差一点、先进性差一点,但解决 " 有无 " 问题,不要天天提心吊胆,应该是必然之路。相信无论是中国政府还是中国产业界,包括华为在内,推动芯片的全面自主化、推动半导体产业整个链条的全面自主化,肯定是一条必由之路,而且我也相信总有一天会变为现实。

问:华为推出了灵衢互联技术,是基于在计算和通信领域的长期积累,其中有多少是来自华为网络部门的贡献?

徐直军:UB 不仅仅是华为网络部门的贡献,我们在各种各样的互联协议基础上,最终将其做成一个统一协议。网络领域一般是 IP 协议,时延都很高。计算互联和传统网络不一样,我们提的是总线,需要低时延、超高速。当时在决策做这个产品时,我们将其放在计算部门而不是传统的网络部门,这样才能真正做出一个高速、低时延、又统一协议的 UB 出来。

廖恒:如果把 UB 看作一群人的智慧结晶,它是由计算机架构师孕育,但是由网络技术抚养长大。

问:UB 是一个同时兼顾 Scale-out 和 Scale-up 的技术。英伟达分别做了 NVLink 和 InfiniBand。为什么华为把 Scale-up 和 Scale-out 做成一个技术?这和现在其他方案相比有什么优势?

徐直军:首先,不是他们不做,而是能不能做出来的问题。当前最新的 NVL72 柜内带宽很宽,达到 1.8TB/s,但一出柜就降到 0.2TB/s。要把百万台处理器变成一台计算机,柜间如此低的带宽根本不可能。大家都希望柜内、柜间、数据中心之间乃至跨区,速度最好都一样,那才能让一个巨大的物理空间成为一台计算机。这正是 UB 的价值,它基于一个统一协议,做到全程高速互联。因此 UB 技术路线上做的是总线,就像计算机内部的总线一样,而不只是 Link。基于 UB,我们的柜间带宽最高可达 800GB/s。

去年我们开放 UB 协议后,最大的下载量其实来自硅谷。英伟达最早的目标可能不是做 NV72,而是 NV256,但最终它的 256 变成了 72;而华为的 910C 超节点做到了 384,还交付了一千多套。最主要的差别在于,我们在 910C 超节点上采用了 UB,而当时英伟达的 NVLink 主要局限于柜内,柜间网络速度太慢,不可能扩展太多。

廖恒:我补充一下为何采用单一协议。英伟达及大多数其他厂商至少使用了两种协议,分别应对不同的场景,就像一次旅行往往要同时选择飞机、高铁、汽车等多种交通工具,转换过程相当麻烦费时。而在这些超节点中,大量流量需要中转,如果从 NVLink 切换到 InfiniBand,至少涉及微秒级的转换时间,即从一个协议到另一个协议的中转时间,时延很难满足。

UB 采用统一协议,将数据包从 scale-up 网络传输到 scale-out 网络,可能只需要大约 150 纳秒。相比而言,与这些协议转换开销至少可节省一个数量级。

问:在采用灵衢总线(UB)的 Atlas950 中,Scale-up 场景下光互联和电互联分别占多少?未来柜内有没有可能全部实现光互联,主要障碍是什么?

徐直军:华为刚刚发布了基于 NPO 的 Hi-ONE 模组,支持 7.2T 高带宽,光引擎距离主芯片仅约 5 厘米,只有这部分还需要铜线做电连接,基本可以说是全光的超节点。同时,Hi-ONE 模组把光源直接封装进模组内部,实现内置光源。我们预计,未来两到三年内都很难有其他厂商能做出来。这是华为多年来在光电相关领域的积累,才得以实现和量产。

廖恒:在我职业生涯初期,20 年多前我们就已经在讨论让芯片连接走向光学化。因为光的传输距离和衰减非常小,信号可以高速传输更远。

从电路角度看 Hi-ONE 内部其实非常简单,器件并不多。但走向量产这条路,我们走得非常艰难:光学技术涉及大量物理原理,温度稍微变化,就会影响二极管的物理特性,改变折射率,影响波导性能,导致无法正常工作。

我认为全光互联最大的障碍是对可靠性的担忧,因为器件会发生故障。目前大多数厂商选择外置光源路线,用单个光源馈送 32 路信号,功率就必须放大 32 倍。如此巨大的功率很容易引发许多问题,在耦合接口及其他各个环节都会出问题。我们选择内置光源方案,是出于工程上的务实选择,Hi-ONE 正是经过多次权衡后达成的出色折中方案,很快将进入量产阶段。

问:关于昇腾芯片的工艺和产能问题,目前限制产能进一步释放的主要瓶颈是哪些环节?华为预计还需多久可以实现大规模稳定的算力芯片供应?

徐直军:中国的瓶颈问题与全球瓶颈问题基本一致。全球产业界都没有为 AI 如此浪涌式的发展做好准备。现在所有光模块公司、存储公司之所以能卖高价,并不是因为产品有多好,而是严重供不应求所致。因此,只有全球和中国同时达到供需平衡,瓶颈问题才能彻底结束。我预计全球的供需平衡差不多在 2029 年能得到解决,中国可能还要慢一点。这里的供需平衡,还要考虑 AI 发展过程中不断发生的技术变化,包括 CPO、NPO 等。

从华为的角度讲,相比过去的通信、IT 产业,现在我们的供应量已具备相当规模;但如果和当前产业对 AI 基础设施的需求相比,规模确实又远远不够。要实现客户要多少就能供多少,华为要达成这个平衡,取决于整个中国产业界的平衡。

问:有报道说马来西亚正在考虑基于华为昇腾 910C 来部署主权 AI,华为如何来平衡国内客户和海外客户的需求?

徐直军:从客户部署华为解决方案的选择来看,肯定是基于地缘政治和多供应商的考量。每个企业都要为其长远发展消除安全风险,因此昇腾必然是所有客户的一个选项,尽管相比竞争对手它还有差距。至于平衡国内与海外,我们的原则很简单:国内为主,优先供应急需算力的中国客户;海外则服务于少数买不到的客户,或一定要另一个选择的客户。

问:华为在 NPO、CPO 这两个技术路线上,当时内部选择或者博弈是什么?

徐直军:这个问题在华为好像没有过争论。因为华为既做光器件,又做光模块和昇腾芯片,清楚哪种情况才是最佳选择,所以我们很早就达成共识做 NPO,没做 CPO。而且我认为,在相当长时间里,从工程实现、成本、维护、良率等角度讲,NPO 都是最佳选择。

经过产业界这几年关于 NPO、CPO 的辩论,从两次 OIF 的讨论来看,产业认知也在进一步清晰。OIF 第一次讨论时,有一部分厂家不支持 NPO,一心要搞 CPO;而最近一次 NPO 立项时,反对的已经寥寥无几。相比 CPO 方案,NPO 的铜线连接有 5 厘米左右,比 CPO 的 5 毫米左右要长一点,但带来了成本接近 40% 的下降,同时还带来另一个好处,即一旦光引擎出问题,不会把整个 AI 芯片一起报废。当然,CPO 和 NPO 并不是谁消灭谁的问题,而是工程、成本、产业链、维护等各个方向上平衡的选择,没有对错。

所以,我们坚定不移走 NPO 的道路,推动产业界形成标准,全产业链共同把 NPO 发展好,但也不是说 CPO 不行。在 OIF 上 NPO 得到了 40 家产业链厂商的支持,应该来讲,大家也看到了 NPO 的好处。

问:模型厂商对于 950DT 用在模型训练上,给华为反馈了哪些需要改进的领域和问题?华为对大模型的预训练做了哪些芯片和底层方面的调整和优化?

廖恒:此前昇腾芯片遇到的第一个障碍其实并非硬件本身,而主要是生态壁垒。就在两年前,昇腾软件层面仍存在巨大障碍,而 CUDA 在这方面显然具有压倒性优势,因为整个学术界都是伴随 CUDA 成长起来的,所有算法开发者都已习惯了 PyTorch 加 CUDA 的便利。

过去 18 个月发生了巨大变化。首先,模型的数学复杂程度发生了巨大变化,编程复杂度也随之增加。其次,模型正变得非常细粒度,这意味着无法再仅用 PyTorch 编写程序并保持效率。因此,即便是算法开发者,也必须转向超大规模内核的编程风格,需要新的编程语言,这已经是前沿实验室的发展方向。

如今,随着新的编译器语言出现,它们正在逐步取代并平衡 CUDA 的壁垒,前沿实验室已不再像两年前那样重视 CUDA。这是软件层面的壁垒消解。我认为我们正在接近甚至达到平衡,差距已大幅缩小。

其次,关于芯片本身,我们拥有自身优势,正如我讲到的 UB 和 Nested BSP 模型。这不仅是对单个芯片编程,更是以便捷的方式对大量芯片编程,我们正在提供这些能力。而在芯片内部,我们也吸取了此前的教训,做出了大量改进。

整体上,我们正在缩小英伟达与昇腾之间的差距。我认为如今主要差异已大幅缩小,当人们使用这些处理器开发时,不再感到陌生。

问:关于 UnifiedBus 技术,这是国内在先进制程受限情况下走出的中国特色路线,还是未来全行业都可能的方向,英伟达也有可能往这个方向走吗?

徐直军:UB 是一条创新之路,我认为也是未来 AI 计算的必由之路。

因为只有 UB 这种互联技术,才能实现百万级处理器的巨大计算机。而上百万的处理器像一台计算机一样工作,才能真正实现更好、更高效率的训练和推理,所以它是必由之路。相信过不了几年,大家都会朝着这条路走。

为什么开放 UB 协议?就是因为相信整个产业界会朝着这条路线走。这样,为 AI 走向 AGI,需整个产业界共同努力。廖博为什么以论文形式公布 Peerium 计算架构,也是因为这一创新架构就是 AI 时代的计算架构。960 只是节奏变快了,规格和我去年讲的一样;HBM 是在 960 里面的,没有 HBM 的进步,也没有 960 的进步。

今天 UB 互联技术是整个 Peerium 计算架构实现的基础。无论是 UB 互联技术还是 Peerium 计算架构,我们都认为是 AI 时代的未来之路。

我多次讲过,在单芯片上,我们的设计没有任何问题,只是仍受制于国内的工艺。但将多芯片互联起来成为一台计算机,我们已经处于全球领先的地位。这是基于架构的创新和互联技术的创新,而且这些研究工作不是在制裁后才开始的,而是在制裁之前就开始了。第一颗 AI 芯片以及华为的整个 AI 战略,是我在 2018 年 HC 大会上发布的;2019 年,我们发布了超节点和集群。自那以后我们就认为,AI 要支撑大规模的训练和推理,需要新的架构、新的互联技术,也是从那时开始不断投入研究、不断创新,才有了今天讲的创新计算架构和 UB 互联技术。

我相信现在产业界面临的问题都是一样的。在多卡计算系统中,MFU(模型浮点算力利用率)是很关键的指标。大模型训练过程中,突然一个卡故障,或一个卡性能忽然下降,都会对训练造成巨大损失。

基于 UB 互联技术、基于 Peerium 计算架构做出的超节点和集群,可以大幅提升 MFU,这已经被验证了。这也是头部模型厂商采用昇腾 950 训练最喜欢的一点。我们还能提供原厂服务,让提升 MFU 更有保障,训练成本反而降低,训练迭代速度加快。

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