>> 光大證券-半導體行業(yè)跟蹤報告之二十四:網(wǎng)絡交換是AI集群互聯(lián)核心,盛科通信交換芯片國內領先-241118
| 上傳日期: |
2024/11/19 |
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| 1860KB |
| 格式: |
pdf 共13頁 |
來源: |
光大證券 |
| 評級: |
買入 |
作者: |
劉凱,孫嘯 |
| 行業(yè)名稱: |
通信 |
| 下載權限: |
此報告為加密報告 |
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一、InfiniBand與以太網(wǎng)是AI大模型訓練集群的主要互聯(lián)技術 AI模型參數(shù)規(guī)模不斷擴大,對大模型訓練網(wǎng)絡提出更高要求。隨著以GPT3.0為代表的大模型展現(xiàn)出令人驚艷的能力后,智算業(yè)務往海量參數(shù)的大模型方向發(fā)展已經(jīng)成為一個主流技術演進路徑。以自然語言處理(NLP)為例,模型參數(shù)已經(jīng)達到了千億級別。計算機視覺(CV)、廣告推薦、智能風控等領域的模型參數(shù)規(guī)模也在不斷的擴大,正在往百億和千億規(guī)模參數(shù)的方向發(fā)展。 大模型訓練中大規(guī)模的參數(shù)對算力和顯存提出了更高的要求,千億參數(shù)模型需要2TB顯存,當前的單卡顯存容量不夠。即便出現(xiàn)了大容量的顯存,如果用單卡訓練的話也需要32年。為了縮短訓練時間,通常采用分布式訓練技術,對模型和數(shù)據(jù)進行切分,采用多機多卡的方式將訓練時長縮短到周或天的級別。 分布式訓練就是通過多臺節(jié)點構建出一個計算能力和顯存能力超大的集群,來應對大模型訓練中算力墻和存儲墻這兩個主要挑戰(zhàn)。而聯(lián)接這個超級集群的高性能網(wǎng)絡直接決定了智算節(jié)點間的通信效率,進而影響整個智算集群的吞吐量和性能。要讓整個智算集群獲得高的吞吐量,高性能網(wǎng)絡需要具備低時延、大帶寬、長期穩(wěn)定性、大規(guī)模擴展性和可運維幾個關鍵能力。 InfiniBand和以太網(wǎng)RoCEv2是當前智算網(wǎng)絡互聯(lián)主要方案。要滿足智算網(wǎng)絡的低時延、大帶寬、穩(wěn)定運行、大規(guī)模以及可運維的需求,目前業(yè)界比較常用的網(wǎng)絡方案是InfiniBand方案和RoCEv2方案。 1)Infiniband InfiniBand網(wǎng)絡的關鍵組成包括Subnet Manager(SM)、InfiniBand網(wǎng)卡、InfiniBand交換機和InfiniBand連接線纜。 支持InfiniBand網(wǎng)卡的廠家以NVIDIA為主。InfiniBand網(wǎng)卡在速率方面保持著快速的發(fā)展。200Gbps的HDR已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)?;纳逃貌渴?,400Gbps的NDR的網(wǎng)卡也已經(jīng)開始商用部署。交換機方面,NVIDIA在2021年推出了400Gbps的Quantum-2系列交換機(64*400G)。交換機上有32個800GOSFP口,需要通過線纜轉接出64個400GQSFP。InfiniBand交換機上不運行任何路由協(xié)議。整個網(wǎng)絡的轉發(fā)表是由集中式的子網(wǎng)管理器(SubnetManager,簡稱SM)進行計算并統(tǒng)一下發(fā)的。除了轉發(fā)表以外,SM還負責管理InfiniBand子網(wǎng)的Partition、QoS等配置。 2)RoCEv2網(wǎng)絡 RoCEv2網(wǎng)絡則是一個純分布式的網(wǎng)絡,由支持RoCEv2的網(wǎng)卡和交換機組成,一般情況下是兩層架構。支持RoCE網(wǎng)卡的廠家比較多,主流廠商為NVIDIA、Intel、Broadcom。數(shù)據(jù)中心服務器網(wǎng)卡主要以PCIe卡為主。RDMA網(wǎng)卡的端口PHY速率一般是50Gbps起,當前商用的網(wǎng)卡單端口速率已達400Gbps。支持RoCE的交換機廠商中,市場占有率排名靠前的包括新華三、華為等。支持RoCE的網(wǎng)卡當前市場占有率比較高的是NVIDIA的ConnectX系列的網(wǎng)卡。 當前大部分數(shù)據(jù)中心交換機都支持RDMA流控技術,和RoCE網(wǎng)卡配合,實現(xiàn)端到端的RDMA通信。國內的主流數(shù)據(jù)中心交換機廠商包括華為、新華三等。高性能交換機的核心是轉發(fā)芯片。當前市場上的商用轉發(fā)芯片用的比較多的是博通的Tomahawk系列芯片。其中Tomahawk3系列的芯片在當前交換機上使用的比較多,市場上支持Tomahawk4系列的芯片的交換機也逐漸增多。 博通、Marvell主導全球商用交換芯片市場。根據(jù)以太網(wǎng)交換芯片設計企業(yè)是否從事品牌交換機的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售,可以簡單將以太網(wǎng)交換芯片設計企業(yè)分為自用廠商與商用廠商,前者主要從事以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售,其自研芯片用于自產(chǎn)的以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品,主要廠商包括思科、華為等;而后者的商用交換芯片通常用于銷售予其他以太網(wǎng)交換機整機廠商,主要廠商包括博通、美滿(Marvell)、瑞昱、英偉達、英特爾、盛科通信等。 以太網(wǎng)交換芯片領域集中度較高,少量參與者掌握了大部分市場份額。博通的以太網(wǎng)交換芯片產(chǎn)品在超大規(guī)模的云數(shù)據(jù)中心、HPC集群與企業(yè)網(wǎng)絡市場占據(jù)較高份額,為以太網(wǎng)交換芯片全球龍頭。由于以太網(wǎng)交換芯片行業(yè)具備較高的技術壁壘、客戶及應用壁壘和資金壁壘,因此當前行業(yè)整體國產(chǎn)程度較低,國內參與廠商較少。 根據(jù)灼識咨詢數(shù)據(jù),2020年中國商用以太網(wǎng)交換芯片市場以銷售額口徑統(tǒng)計,博通、美滿和瑞昱分別以61.7%、20.0%和16.1%的市占率排名前三位,合計占據(jù)了97.8%的市場份額。此外,盛科通信的銷售額排名第四,占據(jù)1.6%的市場份額,在中國商用以太網(wǎng)交換芯片市場的境內廠商中排名第一;中國商用萬兆及以上以太網(wǎng)交換芯片市場方面,盛科通信的銷售額排名第四,占據(jù)2.3%的市場份額,在中國商用以太網(wǎng)交換芯片市場的境內廠商中排名第一。 風險提示 行業(yè)技術路線變化風險 以太網(wǎng)與Infiniband以及卡間互聯(lián)標準尚未固定,技術路線未來可能發(fā)生變化。 競爭加劇風險 國內交換機廠商自研交換機芯片,可能加劇行業(yè)競爭。 產(chǎn)品研發(fā)進度不及預期風險 交換機芯片研發(fā)難度較大,可能研發(fā)進展不及預期。
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