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超节点：国产算力进攻的“矛”

核心内容

超节点是AI基础设施发展的必然趋势，是训练侧与推理侧算力扩展的必经之路。随着AI模型参数和复杂度的提升，超节点通过内部高速总线互连，能够有效支撑大规模并行计算任务，缩短大模型训练周期，同时在推理侧解决“内存墙”问题，提升推理性价比。未来百万卡集群的建设将依赖超节点作为其基础架构。

主要观点

1. 训练侧：

   • 随着模型参数提升和MoE架构的应用，传统单卡GPU已无法满足需求，需采用分布式训练方式。
   • TP（张量并行）和EP（专家并行）带来高带宽、低时延的通信需求，超节点内部高速互联可有效解决这一问题。

2. 推理侧：

   • 推理任务对KV Cache缓存要求高，超节点通过优化架构和高带宽互联，显著提升单W每秒生成Tokens的效率。
   • “养龙虾”时代来临，Tokens消耗大幅增长，超节点在推理场景中具备更高性价比。

3. 百万卡集群：

   • Scaleup（纵向扩展）是未来百万卡集群的首选方式，超节点作为其基础，可有效解决通信和内存瓶颈问题。

关键信息

• 超节点结构：包括计算节点、交换节点、TOR交换机、供电单元、液冷散热等，支持高密度、高性能、高能效。
• Scaleup协议：包括NVLink、SUE、UALink、UB、HSL、OISA、ALS、EthLink等，其中部分协议已逐步走向开源开放，推动超节点生态建设。
• 性能对比：尽管国产芯片在制程上略有落后，但通过超节点的集群方式，整体性能可显著提升，如华为CloudMatrix384在BF16性能上达到NVL72的1.7倍。
• 趋势变化：超节点带来五大变化趋势，包括交换芯片用量增加、PCB背板与光互连需求增长、液冷成为刚需、服务器ODM厂商价值重估、供电系统重构等。

投资建议与标的

• 交换芯片：盛科通信-U、万通发展、澜起科技
• 服务器整机：华勤技术、浪潮信息、紫光股份、工业富联、联想集团、中兴通讯
• PCB及光通信：南亚新材、深南电路、华工科技、光迅科技、源杰科技、长光华芯、环旭电子
• 液冷设备：英维克、申菱环境、领益智造、远东股份、高澜股份
• 供电设备：欧陆通、英诺赛科、天岳先进、杰华特、纳芯微、芯联集成-U

风险提示

• AI发展不及预期
• 行业竞争加剧
• 地缘政治风险

证券分析师

• 薛宏伟、荆剑、贾国瑞、雷星宇

联系人

• 李晋杰

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图表目录

• 图1：AI模型持续迭代，性能持续攀升
• 图2：AI基础设施进入超节点时代
• 图3：稠密模型和稀疏模型通信模式的差异
• 图4：AI大模型采取并行策略训练
• 图5：并行策略下TP、EP带来大量带宽需求
• 图6：超节点服务器对推理架构优化
• 图7：超节点集群Tokens per second/W吞吐量更高
• 图8：算力集群拓展方向Scaleup + Scaleout
• 图9：Scaleup互联带宽更高
• 图10：超节点性能优于普通集群
• 图11：超节点类型分类
• 图12：超节点机柜正面外观示意图
• 图13：超节点机柜背面外观示意图
• 图14：计算节点拓扑结构
• 图15：计算节点各组成部件
• 图16：交换节点系统功能框图
• 图17：超节点通过Cable tray互联
• 图18：机柜功耗持续攀升带动PSU需求
• 图19：采用Busbar为各节点提供电源
• 图20：计算节点采用冷板散热设计
• 图21：机柜背板通过manifold供水
• 图22：各架构规模上限及网络时延对比
• 图23：NVL72超节点引入Switch tray互联
• 图24：Vera Rubin NVL72
• 图25：NVL576 2层Clos拓扑组网
• 图26：英伟达推出NVL576
• 图27：AMD MI350 Fullmesh互联
• 图28：华为柜内64卡采用2D fullmesh互联
• 图29：TPU3D Torus架构
• 图30：Dragonfly拓扑结构
• 图31：Dragonfly+拓扑结构
• 图32：超节点以量取胜，弯道超车
• 图33：开放Scaleup协议生态逐步丰富
• 图34：NVLink的演进
• 图35：MGX ETL机柜支持第三方芯片部署
• 图36：更加开放的以太网SUE架构
• 图37：博通发布Tomahawk Ultra支持HPC及Scaleup
• 图38：UALink分层架构图
• 图39：AMD发布MI455X Helios超节点服务器
• 图40：计算单元通过UB完成全局同步
• 图41：海光双芯战略
• 图42：中科曙光发布scaleX640超节点
• 图43：OISA三层架构
• 图44：OISA生态丰富
• 图45：ALS支持UALink协议
• 图46：阿里发布磐久AL128超节点服务器
• 图47：字节EthLink协议栈
• 图48：火山引擎大禹超节点服务器
• 图49：ETH+ Scale-Up架构具备强兼容性和可扩展性
• 图50：Scaleup域持续扩张，交换芯片重要性愈发凸显
• 图51：3.2T GPU HBD互联拓扑
• 图52：12.8T GPU HBD互联拓扑图
• 图53：不同互连方案的成本对比（相对值对比）
• 图54：不同互连架构对比
• 图55：各类别拓扑类型对比
• 图56：单机柜30KW以上时，液冷性价比凸显
• 图57：DPU、NIC网卡均配备液冷模组
• 图58：交换机芯片、CPO均采用液冷模组
• 图59：从L10到L11/L12整机柜交付
• 图60：中国移动776套超节点设备最高投标报价20.70亿元
• 图61：昆仑芯512超节点将于2026下半年上市，2030年上市百万卡集群
• 图62：超节点机柜采用集中供电
• 图63：超节点机柜功耗增长，带动PSU需求
• 图64：英伟达机柜功耗持续提升至MW级
• 图65：数据中心供电方式向HVDC、SST转变
• 图66：盛科通信参与OISA生态共建
• 图67：ETH-X原型机在华勤技术东莞智能制造基地点亮
• 图68：浪潮信息推出元脑SD200超节点
• 图69：Coolinside全链条、全场景、全周期液冷解决方案
• 图70：英维克Deschutes 52MW CDU
• 图71：锐捷网络展示ETH128计算节点
• 图72：锐捷网络展示ETH128交换节点