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閱世如閱卷,下筆有錦書
在這里,聽見中國走向世界的號角贊
很多人只聽過英偉達(dá)的 GPU,卻不知道它還有一款專門服務(wù) AI 推理的 LPU 芯片。
2025 年年底,業(yè)內(nèi)傳出英偉達(dá)用 200 億美元收購了 Grok 公司的核心資產(chǎn) —— 注意,這可不是馬斯克旗下的 ChatGPT 相關(guān)團(tuán)隊。
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這支隊伍 2016 年就已成立,創(chuàng)始人來自谷歌 TPU 部門,堪稱 AI 硬件領(lǐng)域的黃埔軍校。Grok 當(dāng)年推出的張量流處理器(TSP)架構(gòu),最初的定位是打出獨立于 GPU 的專精推理硬件。
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但生成式 AI 爆發(fā)后,這套架構(gòu)的優(yōu)勢忽然顯現(xiàn),遠(yuǎn)勝 GPU 乃至 TPU,英偉達(dá)將其重新包裝為 LPU 概念推出。
這兩年多家公司自研推理芯片,給英偉達(dá)帶來不小壓力,公司快速完成對 Grok 的收購,僅用三個月就推出了英偉達(dá) Grack3 LPU 芯片,以及配套的 LPX 機(jī)架級產(chǎn)品。
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LPU 的硬件設(shè)計到底有啥不一樣?先看芯片結(jié)構(gòu):兩側(cè)是高速互聯(lián)接口 CtoC,核心區(qū)域以中間的 VXM 為中軸上下對稱分布。
VXM 是向量計算單元,負(fù)責(zé)標(biāo)量運算等核心任務(wù);MXM 是張量單元,承擔(dān) 90% 以上的矩陣運算 —— 這兩者對應(yīng) GPU 的 CUDA 核心和 TensorCore。
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還有 SSM 數(shù)據(jù)移動引擎,以及重頭的 MEM 存儲單元。和普通芯片不同,LPU 根本沒有緩存設(shè)計,MEM 直接用 SRAM 充當(dāng)主內(nèi)存。
單顆芯片的 SRAM 容量就達(dá) 500 兆,整套機(jī)架產(chǎn)品的 SRAM 總量更是達(dá)到 128G,這種配置相當(dāng)可觀。
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運行時,LPU 直接把權(quán)重等數(shù)據(jù)加載到 MEM 中,最大程度降低內(nèi)存調(diào)用開銷,大幅提升能耗優(yōu)勢。
外加 SRAM 讀寫延遲極低,單芯片帶寬可達(dá) 150TB/s,對比英偉達(dá)最新 HBM4 的 22TB/s,差距十分明顯。
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硬件只是基礎(chǔ),真正讓 LPU 拉開和其他芯片差距的,是它的軟件哲學(xué)。
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如果把 GPU 比作靈活調(diào)整流水線的汽車產(chǎn)線,那 LPU 就是提前固定好每一個螺絲的安裝節(jié)點,全程一氣呵成。這種設(shè)計的核心目的是降低推理延遲。
對比 GPU 的推理流程:GPU 本身不會主動計算,需要 CPU 下發(fā)內(nèi)核指令,且會反復(fù)下發(fā),帶來巨大開銷。
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同時 GPU 內(nèi)部存在動態(tài)調(diào)度,任務(wù)分給 SM 時會出現(xiàn)分支發(fā)散懲罰,外加 HBM 加多緩存的設(shè)計,容易出現(xiàn)緩存未命中,數(shù)據(jù)讀取等待拉低效率。
LPU 則完全沒有這些問題:硬件搭載大容量 SRAM 駐留數(shù)據(jù),軟件采用靜態(tài)映射策略,計算過程延遲極低且確定性極強(qiáng)。
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不僅提升了 Token 生成速度,還消除了速度波動,沒有復(fù)雜緩存層級、分支發(fā)散懲罰和運行時征用,整個流程完全可預(yù)測。多顆 LPU 互聯(lián)時,還可通過同步協(xié)議對齊施工節(jié)奏。
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不少人會好奇,LPU 是不是要取代 GPU?答案是否定的,二者是互補(bǔ)關(guān)系。
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GPU 的優(yōu)勢是高度并行計算能力和大容量 HBM,適合處理 Prefill 預(yù)處理和 Decode 階段的注意力計算,這些任務(wù)需要大內(nèi)存存儲 KV Cache。
而 LPU 的優(yōu)勢是極低延遲和極致帶寬,專注承擔(dān) Decode 階段的前向傳播過程,通過存儲權(quán)重循環(huán)生成 Token,直到全部完成。
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根據(jù)英偉達(dá)公開數(shù)據(jù),這種異構(gòu)協(xié)同設(shè)計下,單 GPU 對應(yīng) Token 生成量提升至少 35 倍,收益十分顯著。如果搭配推測解碼技術(shù),LPU 還可承擔(dān)小模型草稿生成環(huán)節(jié),進(jìn)一步提升整體效率。
如今多家廠商都推出了自研推理芯片,比如 OpenAI、谷歌、微軟、Meta、亞馬遜等。
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和英偉達(dá)的 AFD 策略(解耦注意力和前向傳播)不同,其他廠商大多采用平替策略,直接用自研芯片替代英偉達(dá)產(chǎn)品。
這類芯片的技術(shù)門檻并不高,OpenAI 僅用 9 個月就完成了 AI 服務(wù)芯片的流片。
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谷歌、微軟、亞馬遜等云服務(wù)廠商的專用推理芯片還在持續(xù)進(jìn)化,承擔(dān)的負(fù)載越來越大,市場對英偉達(dá)的依賴度正在降低。英偉達(dá)收購 Grok 只是填補(bǔ)了自身的短板,并未真正守住 AI 算力的江山。
總的來說,英偉達(dá)的 LPU 補(bǔ)齊了推理賽道的業(yè)務(wù)空白,但想要保住 AI 算力龍頭的地位,依舊要直面眾多玩家的沖擊,未來的 AI 硬件賽道依舊充滿變數(shù)。
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