英伟达Blackwell是通用计算全栈矩阵的终极解决方案，由多个英伟达芯片组成，包括Blackwell GPU、Grace CPU、BlueField数据处理单元、ConnectX网络接口卡、NVLink交换机、Spectrum以太网交换机和Quantum InfiniBand交换机。
在今日的Hot Chips 2024大會上，英偉達公佈了下一代GPU架構Blackwell的更多細節信息，以及未來的產品路線圖。
會議期間，英偉達架構總監Ajay Tirumala和Raymond Wong對Blackwell平台進行了初步介紹，並解釋了這些技術如何協同工作，在提高能源效率的同時爲AI和加速計算性能提供新的標準。
爲Blackwell做好準備
英偉達Blackwell是通用計算全棧矩陣的終極解決方案，由多個英偉達芯片組成，包括Blackwell GPU、Grace CPU、BlueField數據處理單元、ConnectX網絡接口卡、NVLink交換機、Spectrum以太網交換機和Quantum InfiniBand交換機。
它涵蓋了從CPU和GPU計算，到用於互連的不同類型的網絡。這是芯片到機架和互連，而不僅僅是GPU。它是有史以來單個GPU所擁有的最強AI計算、內存帶寬和互連帶寬。通過使用高帶寬接口（NV-HBI），可在兩個GPU芯片之間提供10TB/s的帶寬。
此外，英偉達還引入了新的FP4和FP6精度。降低計算精度是提高性能的一種衆所周知的方法。通過英偉達的Quasar量化系統，可以找出哪些方面可以使用較低的精度，從而減少計算和存儲。英偉達表示，用於推理的FP4在某些情況下可以接近BF16性能。
NVLink交換機芯片和NVLink交換機托盤（tray）旨在以更低的功耗推送大量數據。英偉達演示了GB200 NVL72和NVL36。其中，NVL72包含36個Grace GPU和72個Blackwell GPU，專爲萬億參數AI而設計。GB200 NVL 72作爲一個統一系統，對大語言模型（LLM）推理性能提升高達30倍，釋放了實時運行數萬億個參數模型的能力。
英偉達表示，隨着AI模型尺寸的增加，在多個GPU上拆分工作負載勢在必行。而Blackwell足夠強大，可以在一個GPU中處理專家模型。
最後，英偉達還展示了2024年至2028年的產品路線圖。2026年的1.6T ConnectX-9似乎表明了英偉達對PCIe Gen7的需求，因爲PCIe Gen6 x16無法處理1.6T的網絡連接。
Blackwell的技術突破
今年3月，英偉達在GTC 2024開發者大會上發佈了新的GPU架構Blackwell。Blackwell得名於美國數學家David Blackwell，是英偉達最新一代的AI芯片與超級計算平台。與Grace數據中心CPU、新一代網絡芯片等產品一起，面向生成式AI共同組成完整解決方案。
英偉達稱，Blackwell擁有6項革命性技術，可支持多達10萬億參數的模型進行AI訓練和實時大語言模型（LLM）推理。
1．全球最強大的芯片：Blackwell架構GPU擁有2080億個晶體管，確保了芯片具有極高的計算能力和複雜性；採用台積電4納米工藝製造，提高了芯片的集成度，降低了功耗和發熱量；配備192GB的HBM3E顯存，極大提升了芯片的數據處理能力和效率。
2．第二代Transformer引擎：結合Blackwell Tensor Core技術和TensorRT-LLM和NeMo Megatron框架中的英偉達先進動態範圍管理算法，Blackwell將通過新的4位浮點AI支持雙倍的計算和模型大小推理能力。
3．第五代NVLink：爲提高數萬億參數和混合專家AI模型的性能，最新一代英偉達NVLink爲每個GPU提供了突破性的1.8TB/s的雙向吞吐量，確保最複雜LLM之間多達576個GPU之間的無縫高速通信。
4.RAS引擎：Blackwell支持的GPU包含一個專用引擎，實現可靠性、可用性和服務性。此外，Blackwell架構還增加了芯片級功能，利用基於AI的預防性維護進行診斷和預測可靠性問題。這可以最大限度地延長系統正常運行時間，並提高大規模部署AI的彈性。
5．安全人工智能：先進的機密計算功能可在不影響性能的情況下保護AI模型和客戶數據，並支持新的本機接口加密協議，進一步增強了芯片的安全性。
6．解壓縮引擎：專用解壓縮引擎支持最新格式，加快數據庫查詢，提供數據分析和數據科學的最高性能。
英偉達CEO黃仁勳稱，Blackwell不只是芯片，而是一個全新的平台。它將是英偉達歷史上、乃至整個計算機歷史上最成功的產品。
Blackwell的市場影響
Blackwell架構的推出受到了全球各大雲提供商、服務器製造商以及頭部AI企業的青睞，如亞馬遜、谷歌和微軟等。英偉達表示，Blackwell正在被全球各大雲服務提供商採用。同時，AI公司、電信提供商和一系列其他技術企業也有着強勁的需求。
Blackwell的發佈預示着AI的又一個突破時刻的到來，一經發布便得到了微軟CEO薩蒂亞·納德拉（Satya Nadella）、Alphabet CEO桑達爾·皮查伊（Sundar Pichai）、亞馬遜CEO安迪·賈西（Andy Jassy）、OpenAI CEO薩姆·奧特曼（Sam Altman），以及其他知名科技領袖和名人的支持。
至關重要的是，Blackwell是一個更大的生態系統戰略的一部分。黃仁勳稱：「Blackwell不僅是系統的核心芯片，它實際上還是一個平台。它基本上就是一個計算機系統。」
Nvidia還將使用Blackwell來提升其在軟件領域的地位和雄心。領先的AI開發商已經依賴Nvidia的CUDA軟件來創建由該公司處理器驅動的應用程序，而高性能Blackwell處理器的吸引力應有助於確保客戶繼續使用其軟件。
該戰略甚至延伸得更遠。黃仁勳在GTC的一次會議上稱：「你可以製造芯片讓軟件運行得更好，但沒有軟件你就無法創造一個新的市場。我們的獨特之處在於，我相信我們是唯一一家能夠創造自己市場的芯片公司。」
隨着基於Blackwell架構的GPU GB200的發佈，英偉達似乎正在爲創建新類別的AI軟件應用程序打開大門。反過來，此類軟件的推出、擴展和持續發展可能會對其超高端GPU產生更大的需求。
Blackwell的延遲
本月初有報道稱，英偉達的下一代Blackwell系列AI芯片因設計缺陷問題被迫推遲發佈，這一決定可能對包括Meta、谷歌和微軟在內的大客戶造成影響。
據悉，Blackwell芯片的大規模生產原計劃於今年第三季度開始，並於第四季度開始交付。但道，在準備大規模生產時，台積電的工程師發現了設計問題，導致生產受阻。
報道稱，由於台積電封裝技術CoWoS的複雜性，英偉達將推遲Blackwell GPU的出貨時間至2025年第一季度。
瑞銀（UBS）分析師認爲，英偉達首批Blackwell芯片最多延遲4~6周出貨，即推遲到2025年1月底。爲此，許多客戶會改而採購交貨時間短的H200芯片。
而摩根士丹利的分析師相對樂觀，認爲Blackwell芯片的生產僅會暫停約兩週，並可在2024年第四季度通過台積電的努力趕上進度。
整體而言，分析師認爲有關Blackwell芯片推遲上市的擔憂可能被誇大了，預計這不會對英偉達的營收或需求產生重大影響。
英偉達CEO黃仁勳表示，Blackwell GPU的研發預算約爲100 億美元，上市後單價會在3~4萬美元。鑑於當前訓練和部署AI的強勁需求，該價格也並未超出市場預期。
「反英偉達」聯盟
包括Alphabet、高通和英特爾在內的公司正在聯手創建一個組織「UXL基金會」，旨在阻止英偉達在AI領域建立無可爭議的主導地位。
UXL基金會旨在創建一個軟件套件，幫助在更廣泛的處理器上運行AI應用程序，並減少對英偉達平台的依賴。
據報道，UXL基金會目前正在招募微軟、亞馬遜和其他有影響力的科技公司。因此，儘管許多科技界的知名人士對Blackwell的能力感到興奮，但可以理解的是，人們對更廣泛的AI領域過度依賴英偉達的生態系統持抵制態度。
在某種程度上，UXL基金會的成立說明了英偉達目前的競爭地位有多強。該公司在用於AI和其他加速計算應用的GPU市場上佔據了大約90%的份額，而Blackwell的推出可能有助於它繼續保持甚至擴大其主導地位。
與不斷擴大的專用軟件工具相結合，英偉達正在重塑AI領域，而其競爭對手和潛在競爭對手還有很多工作要做。
