今年早些時候，外媒曝光了微軟與OpenAI的一項(xiàng)“瘋狂計(jì)劃”：斥資千億美金，定制一個史無前例的數(shù)據(jù)中心。然而，面對這一重大利好，英偉達(dá)卻心情復(fù)雜：

爆料顯示，OpenAI拒絕使用英偉達(dá)的InfiniBand網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，轉(zhuǎn)而投奔以太網(wǎng)的陣營[1]。

眾所周知，一個數(shù)據(jù)中心往往有數(shù)千甚至上萬臺服務(wù)器；而連通這些服務(wù)器的，正是以InfiniBand和以太網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)。

英偉達(dá)是InfiniBand路線的主要玩家，獨(dú)家提供了相關(guān)的交換機(jī)、電纜等硬件設(shè)備；其余的科技公司，則扎堆在以太網(wǎng)賽道。

英偉達(dá)Quantum-X800 InfiniBand 交換機(jī)

OpenAI的“反水”，對英偉達(dá)而言是個巨大噩耗。

要知道，InfiniBand與以太網(wǎng)，彼此已互相競爭多年。InfiniBand曾一度遙遙領(lǐng)先：2015年時，超級計(jì)算機(jī)Top500榜單中，超半數(shù)的上榜者都在使用InfiniBand。但在當(dāng)下，隨著大客戶陸續(xù)倒戈，InfiniBand正在輸?shù)舯荣悺?/strong>

去年7月，AMD、微軟等9家硅谷大廠聯(lián)手成立了超以太網(wǎng)聯(lián)盟（UEC），準(zhǔn)備徹底擊潰InfiniBand。今年一季度，英偉達(dá)的InfiniBand網(wǎng)絡(luò)設(shè)備收入，出現(xiàn)了環(huán)比下降[2]。與數(shù)據(jù)中心等一路狂飆的業(yè)務(wù)相比，顯得格外突出。

那么問題來了：

1.英偉達(dá)的“親兒子”InfiniBand，為何會處于劣勢？

2.對于英偉達(dá)而言，互聯(lián)為何是場不能失敗的競賽？

派別之爭

InfiniBand的初衷，是為了解決當(dāng)前算力最大的瓶頸——傳輸速度。

兩臺服務(wù)器連接在一起，“1+1”所實(shí)現(xiàn)的算力必定會“小于2”，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于服務(wù)器的算力。可以把每臺服務(wù)器，想象成一座擁有一萬輛卡車的小城鎮(zhèn)；受制于客觀環(huán)境，每天只能往隔壁城鎮(zhèn)運(yùn)輸200卡車的貨物。

數(shù)據(jù)中心則是由上千個小鎮(zhèn)構(gòu)成的王國。小鎮(zhèn)與小鎮(zhèn)之間的運(yùn)輸問題，會嚴(yán)重拖累整個王國的發(fā)展。

而限制傳輸速度的罪魁禍?zhǔn)祝锹浜蟮?/strong>網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

所謂網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以簡單理解為一種“交通規(guī)則”。計(jì)算機(jī)之間的信息傳輸，都沿著這一“交通規(guī)則”有序進(jìn)行。最初的交通規(guī)則 ，是一種名為TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

這項(xiàng)交通規(guī)則，有個明顯缺陷：數(shù)據(jù)在傳輸時，需要經(jīng)過CPU，極度占用CPU資源，導(dǎo)致延遲特別高。

相當(dāng)于卡車運(yùn)貨的公路上，設(shè)有大批人工收費(fèi)站。車子每開一段路，都要停下來掏出錢包繳費(fèi)，造成了嚴(yán)重?fù)矶拢\(yùn)行效率可想而知。

在這一大背景下，全新的RDMA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問）應(yīng)運(yùn)而生。顧名思義，它可以繞過CPU，直接訪問另一臺服務(wù)器的內(nèi)存。換句話說，新的交通規(guī)則，將高速公路上的人工收費(fèi)站全撤走了，改設(shè)成ETC。

但基于RDMA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，業(yè)界卻衍生出了兩個不同的實(shí)現(xiàn)方向：

一是“外部革新派”。

基于RDMA全部推翻重來，重新構(gòu)建一套網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)極致的性能。其成果，正是英偉達(dá)的InfiniBand。全新的交通規(guī)則，使得數(shù)據(jù)傳輸可以同時繞過CPU與內(nèi)存，相當(dāng)于把ETC也撤了，直接通過GPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

InfiniBand（無限帶寬）這個名字，正是其極致理念的一種體現(xiàn)。

二是“內(nèi)部改良派”。

一個熱知識，以太網(wǎng)是最普及的局域網(wǎng)技術(shù)，幾乎所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都支持以太網(wǎng)設(shè)備。改良派的做法，正是利用RDMA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，去改造以太網(wǎng)。

由此可見，InfiniBand與以太網(wǎng)的競爭，本質(zhì)是同一技術(shù)路線的派別之爭。

在算力供應(yīng)嚴(yán)重不足的當(dāng)下，大刀闊斧革新的InfiniBand，本應(yīng)更加受到市場青睞。然而，各大硅谷巨頭卻“十動然拒”。不光是微軟，Meta也選擇全面擁抱以太網(wǎng)。

InfiniBand之所以如此不受待見，問題恰恰出在革新過于激進(jìn)了。

激進(jìn)的代價(jià)

2019年，圍繞以色列公司Mellanox，微軟、英特爾、英偉達(dá)三家巨頭展開了激烈的競購。

Mellanox是InfiniBand方案的唯一提供商，市值為22億美金。為此，英特爾專門預(yù)留了60億美金的現(xiàn)金流，本以為勝券在握；沒想到英偉達(dá)更狠，以69億美金的高價(jià)將Mellanox收入囊中[7]。

這是英偉達(dá)有史以來最貴的一筆收購。然而，老黃的梭哈，給英偉達(dá)帶來了不菲的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

前文曾提到，InfiniBand只是一種“交通規(guī)則”；想要使用這項(xiàng)技術(shù)，還得搭配硬件。

然而，由于InfiniBand的革新過于激進(jìn)，重新設(shè)計(jì)了物理鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層，并不適配傳統(tǒng)的硬件，需要更換整套基礎(chǔ)設(shè)施，包括專門的交換機(jī)、網(wǎng)卡、電纜。

這些配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，全部由英偉達(dá)獨(dú)家提供。

相當(dāng)于InfiniBand重新定義了一套更高效的交通規(guī)則，但并不適用于小鎮(zhèn)原本的燃油卡車；為了提升送貨效率，小鎮(zhèn)還得向英偉達(dá)采購一批新能源卡車。

由此可見，InfiniBand其實(shí)是一套“專用”方案。通過推廣這一方案，英偉達(dá)可以大搞捆綁銷售，向客戶兜售專用的配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。

因此，InfiniBand的使用成本一直很高。科技公司在建設(shè)數(shù)據(jù)中心時，需要掏出20%的開支用于InfiniBand；如果改成通用的以太網(wǎng)方案，只需要一半甚至更少的費(fèi)用[8]。

為了讓科技公司用InfiniBand，老黃可謂用盡套路：

例如英偉達(dá)同時售賣InfiniBand與以太網(wǎng)的網(wǎng)卡，兩者的電路板設(shè)計(jì)完全相同，但以太網(wǎng)的交貨時間明顯更長[9]。

用于InfiniBand的ConnectX-8 超級網(wǎng)卡

英偉達(dá)的小算盤在于，雖然咱貴，但性能強(qiáng)啊。InfiniBand方案可以大大改善AI訓(xùn)練，早點(diǎn)把模型做出來投入市場，這錢不就賺回來了嗎？

然而，令英偉達(dá)尷尬的是，隨著“內(nèi)部改良派”陣營不斷壯大，InfiniBand與以太網(wǎng)的性能差距被縮小了。

2014年時，改良派的最新成果RoCE v2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議問世，改變了InfiniBand一枝獨(dú)秀的局面。去年，英偉達(dá)面向InfiniBand與以太網(wǎng)，分別推出了一款交換機(jī)。盡管兩者定位有所不同，但均能實(shí)現(xiàn)800Gb/s的端到端吞吐量。

當(dāng)通用方案也能做到85分時，專用方案便開始失去魅力。5-10分的領(lǐng)先，很難讓科技公司多付一倍的價(jià)錢。

而去年7月成立的超以太網(wǎng)聯(lián)盟，則打算在RoCE v2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，面向大模型這一場景，開發(fā)一套新的以太網(wǎng)協(xié)議，全面超越InfiniBand。

新的“反英偉達(dá)聯(lián)盟”一呼百應(yīng)。截至今年3月，包括字節(jié)跳動、阿里云、百度等國內(nèi)科技公司，也加入了其中。

圖：部分UEC技術(shù)指導(dǎo)委員會成員

面對超以太網(wǎng)聯(lián)盟的“正義群毆”，英偉達(dá)沒有再負(fù)隅頑抗。

過去一年，黃仁勛越來越少在公開場合提及InfiniBand。將來，InfiniBand與以太網(wǎng)之爭或?qū)u漸劃上句號。然而，英偉達(dá)并沒有放棄互聯(lián)這塊蛋糕，轉(zhuǎn)而將籌碼押注到自家的Spectrum X以太網(wǎng)平臺上。

因?yàn)椋ヂ?lián)正日漸成為大模型時代的兵家必爭之地。

下一個戰(zhàn)場

今年1月，美國咨詢公司Dell'Oro Group發(fā)布了一份報(bào)告，當(dāng)中提到：隨著人工智能爆發(fā)，科技公司對通信互聯(lián)的需求激增，從而帶動交換機(jī)市場擴(kuò)大50%[10]。

科技公司之所以對互聯(lián)這么熱情，是因?yàn)樵谶^去一年的野蠻擴(kuò)張中，漸漸觸碰到了天花板。而以InfiniBand和以太網(wǎng)為代表的互聯(lián)技術(shù)，正是打破瓶頸的關(guān)鍵。

科技公司遇到的第一個問題，是算力開支過于昂貴。

英偉達(dá)的AI芯片，一向以昂貴著稱：最新的B200芯片，單塊起售價(jià)達(dá)到了3-4萬美金。眾所周知，大模型是一只喂不飽的“算力吞金獸”。為了滿足日常使用，科技公司通常需要采購至少上千塊AI芯片，這錢燒得比直接碎鈔都快。

如果自研芯片，同樣也會遇到類似的問題。由于芯片制程迭代放緩，提升芯片算力上限，需要付出更多的成本。

然而，由于傳輸速度的限制，數(shù)據(jù)中心并沒有發(fā)揮出芯片全部的算力。相比于硬著頭皮堆芯片，提升數(shù)據(jù)傳輸速度，提高算力利用率，相對更具性價(jià)比一些。

第二個問題是功耗。

隨著數(shù)據(jù)中心越做越大，功耗也在直線上升。扎克伯格曾在采訪中提到，近幾年新建的數(shù)據(jù)中心，功耗已經(jīng)達(dá)到了50-100兆瓦，稍大一點(diǎn)的已經(jīng)達(dá)到了150兆瓦。按照這個趨勢下去，300、500乃至1000兆瓦，都只是時間問題[11]。

然而，根據(jù)美國能源信息署的數(shù)據(jù)，在2022年夏天，硅谷所在的加州，總發(fā)電量為85981兆瓦[12]。面對越來越多的“電力怪獸”，電網(wǎng)實(shí)在有些滿頭大汗。

為了訓(xùn)練GPT-6，微軟與OpenAI曾搭建了一個由10萬張H100組成的服務(wù)器集群，測試了一下發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)直接罷工。

目前，微軟與OpenAI的解決方案，是“跨地區(qū)的分布式超大規(guī)模集群訓(xùn)練”。

翻譯成人話就是，將幾十甚至上百萬塊AI芯片，分散在多個城市或者地區(qū)，再借助InfiniBand或者以太網(wǎng)，連成一個整體——互聯(lián)又一次發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[13]。

如果說，大模型世界的準(zhǔn)則，是大力出奇跡；那么互聯(lián)的價(jià)值，就在于拔高大力出奇跡的物理上限，讓scaling law的飛輪再轉(zhuǎn)得久一些。

在人工智能時代，互聯(lián)注定將會是最重要的議題之一；而對英偉達(dá)，以及其他科技公司而言，這都是一場輸不起的比賽。

尾聲

在硅谷，英偉達(dá)越來越像只“惡龍”。在互聯(lián)的領(lǐng)域，大半科技公司都站在了英偉達(dá)的對立面。至于GPU就更不必說，大廠自研芯片擺脫英偉達(dá)，早已是個公開的秘密。

老黃這么不受待見，很大一個原因，是因?yàn)殄X基本都被他賺去了。

不論是InfiniBand，還是AI芯片，英偉達(dá)都幾乎做到了壟斷，擁有很強(qiáng)的議價(jià)權(quán)。相比之下，科技公司們扎堆大煉AI，卻苦于沒有成熟的商業(yè)模式。大家回頭一看，發(fā)現(xiàn)只有一個皮衣男子賺得盆滿缽滿，難免心有不快。

所以，也不怪硅谷大廠們都開始“自力更生”了。畢竟，“窮”才是推動進(jìn)步的原動力。

參考資料

[1] OpenAI Moves to Lessen Reliance on Some Nvidia Hardware，the information

[2] 以太網(wǎng)崛起，英偉達(dá)Infiniband正在遭受蠶食，半導(dǎo)體行業(yè)觀察

[3] 黃仁勛最新2萬字演講實(shí)錄：將打破摩爾定律發(fā)布新產(chǎn)品，機(jī)器人時代已經(jīng)到來，騰訊科技

[4] IB or RoCE？AI數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，Haipi智途

[5] Is InfiniBand finally ready for prime time，computerworld

[6] InfiniBand見解：在數(shù)字時代推動高性能計(jì)算，飛速社區(qū)

[7] CONNECTING THE DOTS ON WHY NVIDIA IS BUYING MELLANOX，The Next Platform

[8] GREASING THE SKIDS TO MOVE AI FROM INFINIBAND TO ETHERNET，The Next Platform

[9] Nvidia’s Plans To Crush Competition – B100, “X100”, H200, 224G SerDes, OCS, CPO, PCIe 7.0, HBM3E，SemiAnalysis

[10] AI Workloads Require New Network Buildouts Expanding Data Center Switch Market by 50 Percent, According to Dell’Oro Group

[11] AI GPU bottleneck has eased, but now power will constrain AI growth warns Zuckerberg，tomshardware

[12] Energy Information Administration

[13] 為什么說“互聯(lián)”會是未來科技投資重要命題，信息平權(quán)

[14] AI以太網(wǎng)價(jià)值幾何，國盛證券

編輯：陳彬

視覺設(shè)計(jì)：疏睿

責(zé)任編輯：陳彬