11 月 13 日晚,英伟达在国际超算大会上推出新一代 GPU,NVIDIA HGX H200。
只看算力 H200 和 H100 基本相同,但为了加速 AI 推理速度,我们优化了显存和带宽。
对这块 GPU,黄仁勋给的学术名称是 新一代 AI 计算平台 ,专为大模型与生成式 AI 而设计,翻译一下:
又一块史上最强芯片
先看具体的参数升级,官方新闻稿是说相比 H100 而言性能提升了 60%-90%,具体来看则是四个方面:
1. 跑 70B Llama2,推理速度比 H100 快 90%;
2. 跑 175B GPT-3,推理速度比 H100 快 60%;
3. 显存容量达到 141GB,是 H100 的近 1.8 倍;
4. 带宽达到 4.8TB,是 H100 的 1.4 倍。
换句话说,虽然算力没有提升,但更高速的推理就意味着大量时间和金钱成本的节约,虽然还没有公布定价,新卡的 单美元效率 有了显著的提升。
逻辑芯片应该还是台积电的 4N 工艺,CoWoS 封装也没有变化,但 HBM 存储芯片却由原先的 HBM3 升级到了 HBM3e。
虽然当下 H200 的具体架构还没有曝光,根据已有信息我们推测,最重要的三个部分中,
H100 拆机图
原先的 6 颗 HBM3 芯片由 SK 海力士独供,内存带宽为 3.35TB/s,内存为 80GB,而全球首款搭载 HBM3e 内存的 H200,内存带宽达到 4.8TB/s,内存达到 141GB。
141GB 内存这个数字还挺奇怪,但这也是惯例。之前的 HBM3 芯片单颗内存为 16GB,堆叠 6 颗理论上应该是 96GB,但实际只有 80GB,就是英伟达为了保证良率,保留了一部分冗余空间。
而这次的 HBM3e 单颗容量为 24GB,6 颗算下来是 144GB,等于说这次英伟达只保留了 3GB 冗余,更大程度压榨了内存的空间,以实现性能上的突破。
这或许带来产能爬坡速度较慢的问题。
至于供应商方面,英伟达暂时没有公布,SK 海力士和美光今年都公布了这一技术,但美光在今年 9 月份表示,它正在努力成为英伟达的供应商,不知道 H200 有没有选上它。
这块最强 GPU 要到 2024 年二季度才正式发售,现在大家依然得抢 H100。
今年 8 月英伟达发布的 GH200 超级芯片,实际上是由 Grace CPU 与 H100 GPU 组合而成的。
这套组合在 NVLink 的加持下与 H200 完全兼容,也就是说原先用 H100 的数据中心既可以直接升级 H200,也可以再堆几块 H200 进去增加算力。
另一方面,根据此前英伟达公布的更新路径图,在 2024 年的四季度就将发布下一代 Blackwell 架构的 B100,性能将再次突破。
再结合我们上文提到的,相比于 H100,H200 只是在推理能力上有所提升,更接近老黄一贯以来的挤牙膏产品,真正的大招还得看明年的 B100。
问题是,英伟达为什么要出一款这样的产品?
H200 称不上传奇
显卡玩家都知道,老黄的刀法是出了名的精湛。
所谓刀工,就是你去买肉的时候说要一斤肉,老板一刀下去刚好一斤。放到显卡这里,则是厂商通过分割性能设计出不同价位的产品,以满足各类不同需求的消费者。
比如下图所示的五款同一年发售的显卡,采用相同制程和架构,但通过屏蔽不同量的流处理器以诞生性能有所差异的五款显卡。
发售价基本呈等差数列,如果把他们变成性能差异的话,则会出现下面这张层层递进的得分图。
很明显,消费者多花一分钱,就能多得到一点性能,号称 每 500 元一档,每 5% 性能一级 。
毕竟打游戏这事,有人只玩热血传奇,也有人就喜欢 4K 光追 120FPS 玩《赛博朋克 2077》,不同人群的需求千差万别,不同价位都有市场。
图片来源:极客湾
至于这么操作有什么好处——抢占市场,节约成本。
抢占市场比较好理解,在所有价格带和各种性能档次上铺满自家产品以挤压对手生存空间,这套做法各行各业都有,看看白酒和车企就知道了。
成本这边,一片晶圆能够切割出若干块 die(也就是芯片封装前的晶粒),而这切割出来的 die 质量参差不齐,也就有了良品率的概念。
因此简单来说,以 16xx 系显卡为例,英伟达就会把质量最高的芯片做成性能最强的 1660Ti,差一点的做成 1660Super 和 1660,再差一点的继续降级。
这样就能够保证在芯片制造过程中的损耗尽可能降低。
同时这种刀法还能用来清库存,比如 22 年矿机市场崩盘,英伟达 30xx 系列芯片堆在仓库里卖不动,老黄就把用在高端显卡上的芯片放进低端显卡系列里,降价出售。
比如说原先放在 3090 上的 ga102 核心,22 年 3 月首发价 11999 元,到了 11 月就搭载到新版的 3070Ti V2 上,价格直接打到了 3500 左右。
回到 H200 这里,H100 已经是最强的 AI 芯片了,但英伟达就是要在 B100 和 H100 之间再切出一个 H200,同样也是上述的两个原因。
这里需要科普一下内存带宽的意义,一套服务器的真实计算速度(FLOPs/s),是在 计算密度 x 带宽 与 峰值计算速度 这两个指标间取最小值。
而计算密度和带宽的上限都是受到内存技术影响的。(这里划个线,后面讨论中国特供 H20 还会提到。)
通俗来说,就是如果芯片内部计算已经结束,但新的数据没传过来,下一次计算也就不能开始,这部分算力实际上是被浪费的。
这也是为什么我们看到一些服务器的算力(FLOPs)相对较低,但计算速度却更高的原因。
因此对于一款高性能芯片来说,算力和带宽应当同步提升才能使计算速度最大化。
对于 H 系列 GPU 来说,在不改架构和所用制程的情况下,可能算力上的突破已经比较困难,但在 HBM3e 的加持下,内存和内存带宽得以继续提升。
另一方面,相较于此前训练大模型所强调的庞大算力,在当下 AI 应用大量落地的时代厂商开始重视推理速度。
推理速度和计算速度可以划上约等号,即是将用户输入的数据,通过训练好的大模型,再输出给用户有价值的信息的过程,也就是你等 ChatGPT 回复你的那段时间。
推理速度越快,回复速度越快,用户体验自然越好,但对于 AI 应用而言,不同难度等级的推理所需要的运算量天差地别。
打个比方,假设现在有一款和 GPT-4 同样强大的模型,但问他附近有什么好吃的足足花一分钟才能给出答案,但 GPT-4 只要一秒,这就是推理速度带来的差异。
这种推理速度上的差异延伸到应用生态上,则会影响应用的广度与深度,比如即时性要求更强的 AI 就必须拥有更高的带宽,最典型的案例就是自动驾驶技术。
在这一逻辑下,头部大厂自然会愿意为更高的内存买单。
而成本这一块,英伟达就更鸡贼了,咱们来看特供版 GPU:H20。
深厚刀工下的产物:H20
日前有消息称,英伟达现已开发出针对中国区的最新改良版系列芯片:HGX H20、L20 PCle 和 L2 PCle,知情人士称,最新三款芯片是由 H100 改良而来,预计会在 16 号正式公布。
这有三款芯片,但 L20 和 L2 是基于 Intel 的第三代平台,这里暂且不表,重点是采用 H100/H800 架构的 H20。
H20 的诞生背景这里就不再赘述,单看这名字,足足落后 H200 十倍,拜登看了直点头。
先看参数,H20 在内存上用的还是 H100 相同的 HBM3,6 个 16G 堆叠完完整整 96GB,完全没有任何留存部分,意味着该技术良率早已不是问题,明显的成熟制程。
但为了规避禁令限制,计算密度(下图中的 TPP/Die size)被大幅阉割,根据上文所述,计算速度也就是推理速度差了不止一星半点。
然后再看这张表,计算能力的核心参数 FP32 为 44TFLOPS,相较于 H100/200 并没有下降多少。
但在张量核心(Tensor Core)的部分则是大砍特砍,BF16、TF32 都被砍到只剩一个零头。
张量核心被砍,基本意味着这块 GPU 当下训练不出比 GPT-3 更高级的模型。
简单来说就是生成比 GPT-3 更高级的大模型所必备的,专为深度学习而设计的计算核心,
张量核心被砍,同样意味着生产这卡可以用成熟制程,品相差一点的晶粒,也就意味着更低的成本。
想想这是不是和显卡玩法差不多?
看到这里感觉就是个全面阉割版,用国产替代不行吗?
老黄刀法厉害就厉害在这:4.0TB 的内存带宽比 H100 还高,卡间、服务器间带宽 NVlink 速度 900GB/s 和 H100 持平。
也就是说,即便禁令影响不能出售高端 GPU,但中国客户可以多买几张堆一起,用来弥补单卡算力不足的问题,粗略算算 2.5 张 H20 可以等效于一张 A100。
NVlink 再加上 CUDA 生态,再算上成熟制程带来的低成本优势,即便国内厂商不得不给英伟达缴更多的 税 ,H20 依旧是国内厂商最好的选择。
还是那句话,老黄这么多年积淀下的刀功确实能给蚊子腿做手术,这一刀下来,既规避了禁令限制,又让国内厂商继续买他们家的产品。
英伟达又赢麻了。