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推理芯片系列文章八:不是同一张 TOPS 表:国际推理芯片的几条路线

上一篇在晶圆厂里,把芯片怎么一层层造出来讲完了。造得出来,只是及格线。

这一篇把镜头拉到市场上:同样一颗推理芯片,NVIDIA 卖板卡,Google 卖云,Meta 自己用,Groq 卖一整套特殊系统。它们跑的不是同一场比赛。

先看清这几条路线各自靠什么活,后面才有尺子去量国产。

一、别把它们放进同一张 TOPS 表

图|国际路线的四类打法:通用 GPU、云自研 ASIC、内部专用芯片、激进架构

把 NVIDIA、Google TPU、AWS Inferentia、Meta MTIA、Groq、Cerebras 排进一张 TOPS 榜,结论基本是错的。

问题不在参数,在生意模式。NVIDIA 和 AMD 要把通用加速器卖给外部客户;Google 和 AWS 能把自研芯片直接变成云服务;Meta 的 MTIA 主要服务自己的推荐和推理;Groq、Cerebras 用更激进的架构去换某类推理优势。

一句话:有人卖芯片,有人卖实例,有人只给自己用,有人卖一整套特殊系统。评判标准自然不一样。

八条路线摆在一起,差别比参数清楚得多。

路线

靠什么卖出去

真正要问的

NVIDIA

卖给外部客户的通用 GPU、整机和网络

新模型出来,整套栈还能不能最先跑稳

AMD

卖给外部客户的通用 GPU

客户愿不愿意为省下的钱重做一遍算子

Google TPU

通过自家云卖算力

内部负载能不能一直喂饱,外部客户迁不迁得动

AWS Inferentia

通过自家云卖实例

主流模型能不能编进 Neuron,价格顶不顶得住

Meta MTIA

只给自己用

从推荐走到生成式,负载换了还成不成

Groq

卖专门的低延迟系统

模型一变,编译器跟不跟得上

Cerebras

卖晶圆级系统

系统形态特殊,客户愿意为它改部署吗

Intel Gaudi

卖走标准以太网的加速器

网络开放了,软件和路线连续性够不够

表 1 · 八条路线,八种难处,一列参数都放不进去

这张表里没有一列是 TOPS。它不重要吗?重要。但它单独说明不了任何事。

二、先定尺子:六个固定,七项指标

图|七项判断尺:负载、生态、集群、SLA、TCO,参数表只是入口

跨路线比较,第一件事是把发布会参数拉回生产现场。

固定六件事:模型 / 精度 / 输入输出长度 / 并发 / SLA / 软件版本

模型不同没法比。参数量、是不是 MoE、上下文多长、Attention 怎么实现,压力都不一样。精度也得钉死,FP16、FP8、INT8、INT4 是四种不同重量的货,搬起来不是一个难度。

输入长度决定 Prefill 有多重,输出长度决定 Decode 要跑多少轮,并发决定权重能不能摊薄。这三项一旦不同,token/s 的差值就没有意义。

服务质量的四个数是标配:TTFT,用户等第一个字出来多久;ITL,后面每个字之间隔多久;P95/P99,最慢那批请求有多慢;还有错误率。只报平均 token/s,等于把线上体验藏起来。

可交付产出 = 满足 SLA 的 goodput,而不是排队堆出来的 token/s

软件版本同样要固定。同一块芯片换一个编译器、一个内核、一个 Serving 版本,数字就能变一截。没写驱动、框架、量化、内核版本的成绩,证据强度有限。

七项指标要一起过关:负载够不够大、够不够稳;芯片的矩阵、内存、互联、功耗和负载配不配;软件能不能让新模型及时上线、关键算子够不够快、出问题能不能定位;单卡、多卡、机架、集群扩起来还稳不稳;HBM、封装、服务器、云区域、运维能不能持续拿到;有没有同模型、同精度、同 SLA 的独立或可复现实测;省下来的钱够不够覆盖 NRE、软件团队、闲置和迁移。

任何一项归零,整条路线就可能失效。峰值很高但没有稳定负载,NRE 摊不薄;硬件配得上,软件却晚半年支持新模型,业务还是回到通用 GPU;单机快但供不上货,收入起不来。

还有一层要分清。云厂和平台手里有自己的请求,芯片能力可以直接变成云实例、搜索、推荐、广告或者模型服务的成本下降。外售芯片的公司得说服客户改框架、重测模型、改运维流程,还要扛住需求分散带来的支持成本。前者难在内部负载够不够稳,后者难在生态能否覆盖长尾模型。两条路都能成,但不能用同一张销量表判断。

三、NVIDIA:强的是整套闭环

图|NVIDIA 的闭环:硬件、软件、开发者、交付,四层叠起来才是系统优势

NVIDIA 的强,不在某颗 GPU 峰值高。CUDA、通信库、TensorRT-LLM、服务器、网络、交付能力连成一条线,客户买到的是一套迁移阻力最小的生产工具链。

拆成五层。

通用 GPU。它不只跑大矩阵,也扛得住动态形状、长尾算子和一直在变的模型。

带宽路径。HBM、NVLink、NVLink Switch,从单卡到多卡再到机架级,有一整条扩展路。

软件。CUDA、cuBLAS、NCCL 和一堆工具。研究者通常先在 CUDA 上开发,新模型、新算子也就先在这里被优化。

推理栈。TensorRT-LLM、Triton 和推理服务器把量化、Paged KV、连续批处理、P/D 解耦、多卡并行装进同一个体系。

交付。板卡、服务器、机架、网络、云实例都有成熟渠道和运维经验。

这五层叠起来才是系统优势。单颗竞争芯片峰值接近,也替代不了整套系统。

具体到一次上线:CUDA 图捕获、cuBLAS 与 CUTLASS 内核、NCCL 通信、TensorRT-LLM 图优化、KV 管理、Triton 服务接口,能沿着同一条技术支持链排查。优势来自这些接口已经被大量框架和工程团队用熟,不是说所有模型都能天然跑到峰值。

短板也在同一处。通用性不是免费的:要覆盖训练、推理、科学计算和长尾场景,芯片面积、功耗、软件投入都很高。对长期稳定的内部负载,专用 ASIC 有机会砍掉用不上的能力,把成本压下去。

供给是第二个风险。高端 HBM、先进封装、高速互联、高功率机柜,任何一环紧张,客户都在承担集中风险。

第三个风险是锁定。CUDA 越强,迁移越贵:要换的不是一张卡,是框架、算子、调优脚本、容器、监控和排障方法。

所以它的改进不会只靠下一代晶体管,而要靠低精度、MoE、KV 管理、P/D 解耦、机架互联和软件更新一起推。要守住的不是某个 TOPS 数字,是新模型出来以后,整套栈仍然最先可用、最稳。

四、Google TPU:先有负载,才有架构

图|云 ASIC 的闭环:自有负载、编译器、集群、云服务,客户买的是服务

TPU 的逻辑是倒过来的:先有内部稳定负载,再围绕这些负载做专用架构。

早期 TPU 就是为数据中心推理设计的,靠矩阵单元、片上存储和确定性执行,把内部模型的性能与能效拉上去。后来扩到训练和大模型,Ironwood/TPU7x 这一代又强化 HBM、低精度、SparseCore、双 chiplet 和超大 Pod,明确往 sampling 和 decode 偏重的推理上压。

能走这条路,不是因为脉动阵列多神秘,是它同时握着五样东西:搜索、推荐、广告和大模型的真实请求;模型团队和数据中心;XLA、JAX 和 PyTorch 接口;芯片、网络和拓扑;还有 Google Cloud 这个商业出口。芯片不用先进零售渠道,客户租 TPU,硬件能力就变成收入。

看 v4 那一代的设计逻辑就很清楚:矩阵单元扛主计算,向量单元处理长尾,片上存储减少远端访问,HBM 给大带宽。系统层面,4096 颗芯片不是简单堆着,而是通过电连接、光电转换和光路交换组成可重构拓扑。它的优势单位一直是“芯片、内存、互联、调度”组成的系统,不是单颗矩阵阵列。

短板也有。最佳体验和 Google 自己的软件、云、拓扑绑在一起;在 CUDA 上磨了很多年的模型搬过来,算子、布局、切分、通信都要重做。超大 Pod 的理论规模,不等于每个客户都能拿到同等容量和效率。

Ironwood 双 chiplet 各有独立内存空间,制造上更灵活,代价是软件得显式管片间通信。这是拿可制造性换软件复杂度,不是白捡的增益。

要往前走,得降 PyTorch 和主流 Serving 的迁移门槛,公开更多同模型、同 SLA、同云成本的结果,把拓扑优化从少数专家的手艺变成标准工具。

五、AWS 与 Meta:把芯片直接变成自己的用法

这两家有个共同点:芯片不用先说服外部客户,先服务自己。

AWS 的路很清楚。Inferentia 出硬件,Neuron 编译和运行模型,Inf2 把整套包成按小时租的实例。客户不用买板卡和服务器,在同一个 AWS 环境里就能比较成本和性能。

它不需要“裸芯片全面打赢 GPU”。只要几个主流模型在给定延迟下,每小时能交付更多有效 token,客户就有迁移动机。实例规格能把主机 CPU、网络、芯片数量、价格一起打包,这比单卖一张 PCIe 卡更容易控制比较口径。

代价是客户要进 Neuron 生态:模型编不过去怎么办,长尾算子快不快,报错好不好查,新版本稳不稳。性能优势还和 AWS 的实例价格、区域供给绑着,跨云搬不动。

Meta 走得更窄。第一代 MTIA 针对推荐推理,PE 阵列、片上 SRAM、RISC-V 控制核,配 PyTorch 和 LLVM 软件栈,服务自家最贵、最稳的那部分负载。

这条路不需要满足所有外部客户。覆盖住内部最贵的计算,成本节约就很可观。官方披露的数十万颗内部推理部署,比任何峰值参数都更有说服力。

它的闭环和 Google、AWS 也不一样:不急着把 MTIA 变成公有云的一个 SKU,先替换内部推荐、广告和生成式 AI 里的高频部分。内部模型、机架、编译器、容量规划可以一起改,牺牲外部通用性,换来不必兼容那么多组合。

风险是负载换了。推荐模型和生成式大模型不是一种活:后者要更大的 HBM、更长的上下文、更复杂的 MoE 和多卡通信。MTIA 450/500 往 GenAI 推理走这条线,得靠真实生产数据验证。

内部成功也不等于开放市场成功。它还没证明外部客户能拿到同样的软件支持、供货和服务。

六、AMD:硬件追上来以后,慢的是软件

AMD 的机会来自通用替代。客户本来就想找第二供应源,也不想被单一生态锁死。但换 AI 加速器不是换硬件,慢的是算子、框架、调优经验和客户验证。

MI350 系列给大容量 HBM3E、高带宽和更低的精度路径,对大模型和长上下文友好。它还是通用 GPU 路线:同一套硬件能跑训练也能跑推理,不必押注窄 ASIC。

ROCm 这几年在补 PyTorch、vLLM、SGLang、DeepEP 和分布式推理,开源程度高,云厂和框架方也愿意一起改。

它的价值,是给客户一个 NVIDIA 之外的通用选择。大显存能减轻模型切分,也给长上下文留更多 KV 空间;开放软件让客户自己就能检查和改造。

但能不能真替代,最后还是看三件事:目标模型的算子覆盖、通信扩展、长期版本稳定。

CUDA 攒下的不只是 API,是开发者习惯、手写内核、调试工具、版本经验和生产运维。显存和带宽接近,不代表这些差距一夜消失。新模型能跑只是入场券,关键算子快不快、MoE 扩不扩得开、错误查不查得到,才决定客户敢不敢迁。

七、Groq、Cerebras、Gaudi:三种换法,三种代价

这三家不在同一条线上,但都是拿一个维度去换另一个维度。

Groq 换的是确定性。它把执行路径在编译期就排好,减少 GPU 里动态调度和缓存不确定性带来的延迟抖动。对结构稳定、能编译的生成负载,确定性执行有机会换来更高的单用户速度和更可预测的延迟。

代价压在编译器上。模型算子、动态形状、上下文一变,压力全转到编译环节。大模型权重、KV、外部内存、多芯片扩展怎么承载,也要看真实服务才知道。低并发单用户速度很快,不等于高并发 goodput,更不等于每百万 token 成本最低。

Cerebras 换的是边界。它把大量计算和片上存储放进晶圆级引擎,少切几块芯片,就少一些跨封装通信。某些大模型推理可以因此更快,集群切分也简单些。

代价集中在别处:晶圆级制造、系统供货、特殊编译、客户迁移,每一条都是硬门槛。它的推理服务速度不能直接和一张 GPU 卡比,系统形态、并发、价格都不是一回事。

Gaudi 换的是网络。它强调标准以太网扩展,想用通用网络把专有互联的采购与扩展成本降下来。这个逻辑本身成立。

但芯片市场不只看网络。算子生态、Serving、新模型支持、产品路线连续性、云上能不能拿到、客户规模够不够,一起决定它能不能转起来。开放以太网是一个优势,不是完整答案。

八、失败通常长什么样

图|成败条件:好路线看负载和软件,难路线只剩峰值

路线失败很少表现为“芯片完全跑不起来”。更常见的是这几种:

有芯片,但没有稳定高频的负载;有峰值,但没有满足 SLA 的 goodput;有框架接口,但没有高效的长尾算子;有回片,但没有 HBM、封装和稳定量产;有单机成绩,但没有多机扩展和故障恢复;有厂商自测,没有独立复现;有产品,但没有足够产量摊薄研发;模型变了,硬件和编译器跟不上。

八条国际路线看着很不一样,瓶颈却很像:HBM 供应、先进封装产能、集群网络、软件迁移、功耗散热、单位 token 成本。

突破的顺序也差不多:先锁住稳定负载,再让软件和芯片一起优化;然后解决 HBM、封装、供电、网络;最后才用规模部署证明单位经济性。

顺序反过来,就会出现一颗参数领先的芯片,却没有足够模型、产能或客户来用它。

九、结论

“做得不错”至少得五件事同时成立:有明确负载,有可用软件,有量产或大规模部署,有同口径的性能证据,有说得清的经济闭环。

NVIDIA 强在开放市场的全栈与交付;Google、AWS、Meta 强在手里有内部负载和基础设施;AMD 的机会在通用替代和开放软件;Groq、Cerebras、Gaudi 得用更广的生产证据证明差异化路线能成规模。

这几条路线给出的判断习惯很简单:看到一颗芯片,先问它服务谁、谁来维护软件、能扩到多大规模、按什么价卖、省下的钱算不算得过账。

参数表是入口,不是结论。