极智芯 | 解读NVIDIA新一代Blackwell GPU架构 正式迈向MCM

先来看这篇内容《极智芯 | GPU架构与计算能力》里提到的 NVIDIA GPU 架构的发展趋势，

上图表中最下面紫色的 Blackwell 就是这次 NVIDIA GTC 发布的新一代的 GPU 架构，也就是 B100、B200、GB200 所搭载的 GPU 架构，包括未来的 RTX50 系列将会要搭载的 GPU 架构，也是 Hopper 架构的下一代。前面说到 Blackwell GPU 和 Hopper GPU 很不一样，Hopper 及其之前的 NVIDIA GPU 都是单 die 的，但是 Blackwell GPU 是 MCM 的，也就是两颗 B100 Chiplet 了一下。这种架构设计一旦踏足可能就会一发不可收拾，想象一下下一代的 GPU 是不是可能 4 颗 die Chiplet 一下、8 颗 die Chiplet 一下 .... 这不得玩坏了。当然，从设计单的大芯片转向设计小芯片，对于更低制程的良率提升肯定是有帮助的，这有利于切到下一代的 3nm 制程工艺。

回到 Blackwell，作为新一代的 GPU 架构，自然会有很多 "领先" 的地方，下面的图就汇集了 Blackwell 架构的六大优势，下面展开。

• 世界上最强大的芯片 => Blackwell 架构集成了 2080 亿个晶体管，采用 4NP TSMC 工艺 (这里其实并没有上之前谣传的 3nm 制程工艺)，两颗单个统一的 GPU 通过 chip-to-chip 10 TB/s 的方式连接成整体，因为带宽特别高，所以用户基本会无感，可以直接看成一块统一的 GPU；==> "最强大" 说的很霸道了；

• 第二代 Transformer 引擎 => 提供新的 micro-tensor 缩放支持，对于 TensorRT-LLM 和 NeMo Megatron 框架的支持更好，新支持双倍效率的 4 位低精度浮点推理；==> 你其实只要无条件的相信未来几年里新的 AI 芯片架构、新的 AI 芯片的发布都是为了更好适配、加速基于 Transformer 的大模型的训练 + 推理就行了，当然，这里的 Blackwell 也不会例外；

• 第五代 NVLink => 最新一代的 NVLink 为每个 GPU 提供了突破性的 1.8 TB/s 双向带宽，能够确保多达 576 个 GPU 之间的无缝高速互联；==> 也还是为了更好适应大模型时代，更加高的带宽无疑利好大模型的训练+推理，以及利好大算力中心的构建；

• RAS 引擎 => 主要是上面三个，下面三个不多说了；

• 安全的 AI => 同上；

• 解压缩引擎 => 同上；

其实主要是三点，一个是本身的算力提升，第二个是低精度的推出更好适配 Transformer，第三个是互联带宽的提升。其中互联带宽的提升是特别重要的，这点是进一步拉近 GPU 冯诺依曼架构和存算一体芯片访存密集型计算效率的重要方式了，试想一下，我只要拷贝的足够快，我是不是可以像近存计算或者存算一体那样很自然的取、放数据了。下面两张图很好展示了高速互联的重要性。

与 Hopper 相比，NVIDIA Blackwell GPU 提供了 1280 亿个以上的晶体管 + 5 倍的 AI 性能 + 4 倍的显存。说到显存，Blackwell 架构 GPU 堆了 8 个 HBM3e 堆栈，通过 8192 位总线接口提供 8 TB/s 的显存带宽和高达 192 GB 的 HBM3e 显存。与 Hopper 相比，具体的性能提升如下：

• 20 PFLOPS FP8 (2.5x Hopper)

• 20 PFLOPS FP6 (2.5x Hopper)

• 40 PFLOPS FP4 (5.0x Hopper)

• 740B Parameters (6.0x Hopper)

• 34T Parameters/sec (5.0x Hopper)

• 7.2 TB/s NVLINK (4.0x Hopper)

另外还有一些重要参数汇总如下：

• TMSC 4NP Process Node

• Multi-Chip-Package GPU

• 1-GPU 104 Billion Transistors

• 2-GPU 208 Billion Transistors

• 160 SMs (20,480 Cores)

• 8 HBM Packages

• 192 GB HBM3e Memory

• 8 TB/s Memory Bandwidth

• 8192-bit Memory Bus Interface

• 8-Hi Stack HBM3e

• PCIe 6.0 Support

• 700W TDP (Peak)

最后附一张 David Harold Blackwell 老爷子的图。

好了，以上分享了 解读NVIDIA新一代Blackwell GPU架构 正式迈向MCM，希望我的分享能对你的学习有一点帮助。