【申万宏源】华为计算:为世界提供第二个选择.pdf

2023-12-18
38页
2MB

1. 昇腾GPU:智算为基,政企放量

昇腾AI芯片:三款芯片,910针对训练


目前推出三款芯片:昇腾310(推理)、昇腾910(训练)、昇腾610(自动驾驶场景)。


华为昇腾910:单卡算力逼近英伟达A卡


昇腾910 AI算力(FP32、FP64)通用并行运算能力与A100/A800相当 。华为3D Cube能在一个时钟周期中完成4096次 FP16乘加运算,更好的利用矩阵乘法运算中 的数据复用性,用较小的存储和带宽实现相同的算力,但灵活性相对英伟达有所降低。


软件堆栈完善,模型库和异构计算架构是重点


昇腾建立了完善的上层软件堆栈,全方位支持AI开发 。异构计算架构CANN+AI开发框架Mindspore 。 算法开发层面:MindXDL(集群调度工具)、MindX Edge(边缘AI控制工具)、 ModelZoo(提前适配昇腾芯片的主流模型库,如Llama、Bloom、GPT等,已有198个模 型),行业应用开发套件MindX SDK。应用开发层面:ModelArts一站式AI开发平台。


通信优化目前主要在设备、组网层面


大模型训练性能瓶颈之一在通信,吞吐带宽与连接架构是算力性能的决定因素之一 。类似 GPT3 的千亿参数模型,通信的端到端耗时占比达到 20% 。针对某个万亿参数 MoE 模型建模发现,通信的端到端耗时占比急剧上升到约 50% 。英伟达:芯片层面采用高速C2C连接方案NVlink,集群层面,引入 InfiniBand网络 , 并 将 C2C场景下应用的NVLink延伸至设备间互联,提出fat-tree胖树架构 。 华为:目前动作主要在集群层面,与英伟达思想类似,最新华为星河交换机采用 800GE端口,同时降低组网层数,最新Atlas 900 SuperCluster仅2层交换网络便能 实现无收敛集群组网。


昇腾演进方向推测:大内存、高带宽、算法-硬件协同设计


猜想1:算法芯片协同设计,如稀疏性技术、增加类似BF16、TF32等数据精度 。 猜想2:升级HBM,增大内存 。 猜想3:加强片间互联,例如英伟达NVLink,谷歌TPU增加光路开关等;当前昇腾互 联带宽为392GB/s,仍存在数据传输瓶颈。


软件生态搭建:框架兼容和算子迁移上已有进展


昇腾打造异构计算工具CANN,对标英伟达CUDA+cuDNN,Pytorch2.1开始支持华为 。CANN对上支持多种AI框架,对下调度算力(CP0U00+GPU,因此异构) 。CANN有专门的AI框架适配器,实现Pytorch等框架对昇腾NPU的适配。


2. 鲲鹏CPU:信创核心力量

鲲鹏:ARM架构CPU,信创市场放异彩


鲲鹏920芯片是华为在2019年1月发布的高性能CPU 。兼容Arm V8.2架构,采用7nm工艺,最高为64核心,支持4路互联。


信创总量:PC需求5000万台/年,服务器需求500万台/年


PC/服务器是IT基础设施核心,也是产业链核心环节。 中国市场,PC需求相对稳定,服务器需求动态增长。PC需求稳定,近10年均超过5000万台/年;服务器2021年需求约400万台/年,整体动态增长 。 过去10年看,服务器出货量有所波动,复合增速大约为2倍GDP增速。 假设PC行业出货量不增长,假设服务器行业出货量复合增速为5%,则2025年中国PC需求 5000万台/年,服务器需求约500万台/年;2030年服务器需求超过600万台/年。


信创新一轮需求范围更广泛


对比2014-2015国产替代,去“IOE”产业浪潮,IT行业需求结构已发生较大变化。 2014年,互联网需求占整体需求24%,略高于党政相关需求。2017年后,阿里云等开始大规模IaaS投资,互联网IT需求占比大幅度提升 。 狭义信创需求可视为党政IT系统替换需求,广义信创需求指的是随中国IT供应链能力 提升、产品力提升,通信、金融等行业(主要为央国企)的国产化需求。 整体看,分行业IT需求,互联网:央国企(含党政):民企=4:4:2。 央国企(含党政)中期IT需求,PC大约为2000万台/年,服务器大约为200万台/年。


报告节选:








(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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