万卡一机,灵衢铸基:华为超节点架构演进与产业投资机遇

  • 来源:浙商证券
  • 发布时间:2026/07/22
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计算机行业超节点系列报告(一):万卡一机,灵衢铸基.pdf

研究背景与目的本报告为浙商证券计算机行业超节点系列报告首篇,聚焦华为超节点架构演进及其产业投资机遇。研究旨在解析大模型持续进化与国产芯片制程受限双重背景下,超节点为何成为关键架构路径,以及华为如何通过灵衢UB2.0技术底座实现从百卡到万卡级Scale-up域的跃迁。核心观点与数据报告提出三重驱动因素:供给侧先进制程与HBM受约束,需求侧LLM向万亿参数、MoE、长上下文演进,系统侧单节点算力8年增长40倍而节点间通信带宽仅增长4-8倍。华为Atlas900A3以384卡完成规模化验证,截至2026年Q2累计部署超750套;Atlas950SuperPoD支持8192颗Ascend950DT,F...

超节点兴起的三重驱动:供给约束、负载演进与系统瓶颈

大模型参数规模向万亿级、MoE稀疏架构、长上下文及多模态方向持续演进,单机已无法容纳完整模型及其计算与内存资源,必须依赖大规模多卡并行。与此同时,国产AI芯片在先进制程、HBM等关键环节仍受约束,短期内难以单纯依靠制程升级和单芯片性能提升追赶国际领先水平。系统层面,过去约8年单节点计算能力增长约40倍,而节点间通信带宽仅增长约4—8倍,传统Scale-out架构面临通信墙、内存墙和利用率瓶颈。超节点通过Scale-up高速互联将数百至数千颗芯片组织成一台逻辑计算机,以系统级协同满足大模型演进需求并弥补国产单芯片差距。

华为超节点产品矩阵:从384卡验证到万卡级商用

华为已形成以灵衢UB 2.0为底座的全层级超节点产品矩阵。Atlas 900 A3以384卡完成规模化落地,截至2026年二季度累计部署超过750套、服务超过2000家政企客户,训练MFU从37.3%提升至55.9%,推理时延从30-50ms降至15ms。Atlas 950 SuperPoD将单一Scale-up域扩展至8192卡,FP8算力达到8EFLOPS,片上内存总容量达到1152TB,系统互联带宽达到16.3PB/s,并可组成52.4万卡的Atlas 950 SuperCluster。Atlas 850E则支持单个风冷超节点扩展至96卡商用部署,大幅降低企业AI算力部署门槛与成本。2027年华为计划迭代至15488卡的Atlas 960 SuperPoD,单集群规模目标突破百万卡级。

灵衢UB 2.0:万卡级Scale-up的核心技术底座

灵衢UB 2.0统一连接CPU、NPU、内存、DPU及交换设备,通过统一编址、平等协同、资源池化、分层FullMesh拓扑和APR多路径路由,降低协议转换与跨卡通信开销。基于华为内部MoE-2T模型的流量拆解,TP与SP通信合计约占总通信流量的97%,具有明显的近距离局部性特征。UB-Mesh通过分层FullMesh拓扑让带宽随流量局部性分配,近端采用高带宽电直连,远端逐层收敛,86.7%链路为短距无源电缆。白皮书评估显示,UB-Mesh在多个LLM训练任务中可实现95%以上的线性度,在性能接近传统Clos网络的同时,成本效益达到其约2.04倍、可用性提高7.2个百分点,从而支撑Atlas 950将8192颗NPU组织成一台逻辑计算机。

UB-Mesh架构设计与路由优化

UB-Mesh采用nD-FullMesh拓扑递归构建:单板1D、机架2D、Pod 4D、更高维nD,每个维度的每节点带宽可按训练需求调整,不必全网对称。机架内64个NPU通过18台LRS组成2D-FullMesh,16个机架构成4D-FullMesh的Pod(1024 NPU),8个Pod通过HRS/Clos组成SuperPod(8192 NPU)。APR多路径路由不只走最短路径,将闲置与绕行路径纳入转发,通过源路由、结构化寻址与拓扑感知无死锁流控,实现更高链路利用率与更强故障韧性。集合通信层面,AllReduce可借用闲置链路形成多Ring,All-to-All同时沿多个维度发送并拆分为分层广播与归约。调度系统需将TP/SP放置于近端高带宽域,PP/DP放置于远端,通过三步搜索生成通信成本最低的并行配置。

产业链投资机遇与相关标的

超节点产业化将同步拉动芯片制造、先进封装和整机交付需求。算力芯片价值链关注海光信息、寒武纪、北方华创、中微公司、拓荆科技、华海清科、中芯国际、华虹公司、盛合晶微等。华为整机及系统相关标的关注软通动力、超聚变、神州数码、华勤技术、工业富联、广电运通等。其他国产超节点及智算平台关注紫光股份、中兴通讯、中科曙光、浪潮信息和阿里巴巴等。配套赛道涵盖NPO/Hi-One光芯片、光模块、光纤连接器、HBM存储颗粒、先进封装设备、半导体材料、液冷/风冷散热设备、数据中心供电与机房基建、高速背板连接器、高端智算交换机等环节。

编辑:流星雨
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