随着国产算力卡放量,中国自主AI通信体系的构建已迫在眉睫。国盛证券认为,中国AI通信应分Scale-Out与Scale-Up两条路径推进。Scale-Out网络需实现交换机芯片到整机的自主可控;Scale-Up网络则应借鉴博通、AMD主导的UA-Link联盟模式,由电信巨头、封装龙头、芯片设计公司协同构建“中国版NV-Link”。博通3.5D封装技术为封装级互联提供了新范式。
Scale-Out:以太网主导,交换机芯片是核心
Scale-Out网络主要负责AI集群中服务器节点之间的横向互联。全球范围内,英伟达IB协议与博通主导的以太网协议在此领域竞争。英伟达IB凭借更优集群性能在AI初期独树一帜,但以太网凭借开源、性价比优势和ROCE 2.0协议的快速推广正加速追赶。特斯拉10万卡集群基于以太网体系构建而非IB,印证了以太网的行业认可度。
将视角移至中国,当下国内主流AI交换机普遍基于海外交换芯片。但国盛证券判断,随着国产算力放量,自主可控的交换芯片将成为组建全国产化AI集群的关键一步。交换芯片与调优能力正逐渐成为决定网络性能的核心因素,国产交换芯片通过与国产算力厂商的紧密合作,有望获得更快的渗透曲线。
盛科通信是国内自主可控交换机芯片的代表企业,产品覆盖从接入层到核心层。在国产算力建设的大背景下,盛科通信等国产交换芯片企业有望与国产GPU厂商形成协同,共同构建从芯片到整机的全国产化AI集群解决方案。从投资视角看,交换机芯片环节具有高壁垒、高集中度的特征,是Scale-Out网络中价值量最高的环节之一。
Scale-UP:中国版NV-Link迫在眉睫
Scale-UP网络负责同一服务器内部多卡之间的高速互联,是决定AI集群单节点算力利用率的关键。英伟达NV-Link通过持续迭代,在GPGPU架构下保持对ASIC的性能领先。NV-Link的封闭性和专用性,使非英伟达芯片厂商在Scale-UP互联领域处于明显劣势。
非英伟达阵营正通过联盟化方式追赶。从Intel的ROCM协议到AMD的InfinityFabric,再到AMD将协议开放给思科、博通、Arista,最终于2024年5月形成UA-Link联盟——博通、AMD、Arista、谷歌、Meta、微软等巨头联合创建加速器到加速器的开放行业标准化互联。UA-Link的目标是打造“人人可用的NV-Link”。
UA-Link联盟的启示在于:单一芯片厂商难以独立承担对标NV-Link的研发投入。中国同样拥有深厚的通信协议积累(电信巨头)、自主交换芯片探索者(盛科通信)和封装技术积累(通富微电等)。国盛证券建议,由这些企业牵头组成类似于UA-Link的联盟,可快速帮助中国芯片公司形成对标NV-Link的互联能力,避免每家芯片厂商重复造轮子。
表3:UA-Link联盟主要成员及角色| 企业类型 | 代表企业 | 在联盟中的角色 |
|---|
| 芯片设计 | 博通、AMD | 互联协议主导、芯片方案提供 |
| 网络设备 | Arista | 交换机整机方案 |
| 互联网/云 | 谷歌、Meta、微软 | 需求定义、规模部署验证 |
博通3.5D封装:封装级互联的新范式
2024年12月5日,博通发布下一代3.5D封装技术,为AI通信体系提供了全新思路。3.5D封装使芯片公司可专注于算核设计,随后将算核与HBM、算核与外界通路的互联全部打包进封装方案,直接形成具有极强互联能力的算力卡。封装层面的标准化互联服务,大幅降低了芯片公司构建Scale-UP网络的难度。
博通3.5D封装的意义在于重新划分了产业链分工——芯片公司做最擅长的算核设计,通信互联由专业封装方案解决。这种分工模式使芯片公司能够更专注于核心竞争力,同时通过封装级的标准化互联实现多算核协同,提升集群效率。
国盛证券认为,中国应借鉴这一趋势,将自主可控的芯片标准延伸至封装设计层面。封装技术是中国半导体产业链中与国际差距相对较小的环节,通富微电等封测龙头已在先进封装领域积累了丰富经验。若能将封装级的互联标准纳入自主可控体系,中国算力芯片的集群效率将获得系统性提升,从而在一定程度上弥补单芯片性能的制程劣势。