人工智能进入生成式AI阶段，大模型在给企业带来更高工作效率的同时，也对算力提出了更高的要求。为了解决算力带来的挑战，在今年的GTC2024上，英伟达重磅发布了全新的 Blackwell计算平台。此平台包含了NVIDIA GB200 Grace Blackwell超级芯片，以及第二代 Transformer引擎、第五代NVLink、RAS引擎等创新技术，还提供了全新的NVIDIA NIM软件包。
与此同时，基于NVIDIA GB200 Grace Blackwell 超级芯片和诸多创新技术与产品，NVIDIA还发布了更强大的新一代AI超级计算机——NVIDIA DGX SuperPOD，能够用于处理万亿参数模型，并具有持续的正常运行时间，以实现超大规模生成式AI训练和推理工作负载。
那么，被英伟达黄仁勋称之为更大GPU的NVIDIA GB200 Grace Blackwell 超级芯片，以及基于此打造的超级计算机，都有哪些亮眼的技术？让我们一起来看一下。
史上最大的GPU芯片
众所周知，大模型之所以“大”，是因为它有着巨大的参数。以谷歌LaMDA模型为例，其参数高达1370亿。另外，GPT-3模型参数高达1750亿，GPT-4更是被曝包含了1.8万亿参数，而规模越大，对算力的需求便越多，如训练GPT3.5需要用到约3万颗英伟达A100芯片。
GTC 2024上，黄仁勋以OpenAI最先进的1.8万亿参数大模型为例，介绍了其需要的算力情况。据介绍，该模型需要几万亿的Token进行训练，万亿参数与数万亿的Token相乘，就是训练OpenAI最先进大模型所需的计算规模。黄仁勋现场估算其计算规模为3×1025，如果利用一颗petaflop（每秒钟进行1000万亿次运算）量级的GPU进行运算，需要1000年的时间才能完成。
为了解决算力问题，NVIDIA正式推出了GB200 Grace Blackwell大芯片。之所以称之为“大”，不仅表现在其拥有当前GPU中最大的晶体管数量，提供了目前最高的计算性能，而且其拥有目前最大的GPU物理面积。
跟往年一样，在GTC2024上黄仁勋同样对GB200 Grace Blackwell芯片进行了展示。他从口袋里掏出一块Blackwell芯片，将它与Hopper芯片并排举起。可以看到，后者明显要小一些。黄仁勋表示，我们需要更大的GPU，Blackwell平台就是为了应对这一挑战而构建的。
作为当前面积最大的GPU，GB200 Grace Blackwell芯片通过900GB/s超低功耗的片间互联，将两个NVIDIA B200 Tensor Core GPU与NVIDIA Grace CPU相连。它采用台积电4nm工艺，拥有2080亿晶体管， AI性能达到20 petaflops。相比英伟达Hopper，Blackwell GPU的AI性能提升5倍，片上存储提升4倍。
除了拥有强大的计算性能之外，NVIDIA GB200 Grace Blackwell超级芯片还采用了以下五大核心技术：
1）第二代Transformer引擎：得益于全新微张量缩放支持，以及集成于NVIDIA TensorRT™-LLM和NeMo Megatron框架中的NVIDIA先进动态范围管理算法，Blackwell将在新型4位浮点AI推理能力下实现算力和模型大小翻倍。
2）第五代NVLink：为了提升万亿级参数模型和混合专家AI模型的性能，最新一代NVIDIA NVLink®为每块GPU提供突破性的1.8TB/s双向吞吐量，确保多达576块GPU之间的无缝高速通信，满足了当今最复杂LLM的需求。
3）RAS引擎：采用Blackwell架构的GPU包含一个用于保障可靠性、可用性和可维护性的专用引擎。此外，Blackwell架构还增加了多项芯片级功能，能够利用AI预防性维护来运行诊断并预测可靠性相关的问题。这将最大程度地延长系统正常运行时间，提高大规模AI部署的弹性，使其能够连续不间断运行数周乃至数月，同时降低运营成本。
4）安全AI：先进的机密计算功能可以在不影响性能的情况下保护AI模型和客户数据，并且支持全新本地接口加密协议，这对于医疗、金融服务等高度重视隐私问题的行业至关重要。
5）解压缩引擎：专用的解压缩引擎支持最新格式，通过加速数据库查询提供极其强大的数据分析和数据科学性能。
数据显示，Blackwell能够在拥有高达10万亿参数的模型上实现AI训练和实时LLM推理。
高达800Gb/s吞吐量的网络平台
除了高性能的计算芯片之外，随着数据量的爆炸式增长，网络连接在生成式AI时代也变得至关重要。
在GTC 2024上，NVIDIA发布了Quantum-X800 InfiniBand网络和NVIDIA Spectrum™-X800 以太网络，以及配套的开发软件。据了解，这是全球首批高达 800Gb/s 端到端吞吐量的网络平台，进一步加速了各种数据中心中的AI、云、数据处理和高性能计算（HPC）应用。
Quantum-X800平台包含NVIDIA Quantum Q3400交换机和NVIDIA ConnectX-8 SuperNIC，二者互连达到了业界领先的端到端800Gb/s吞吐量，交换带宽容量较上一代产品提高了5倍，网络计算能力更是凭借NVIDIA的SHARP™技术（SHARPv4）提高了9倍，达到了 14.4Tflops。
Spectrum-X800平台包含Spectrum SN5600交换机和NVIDIA BlueField-3 SuperNIC，专为多租户环境打造，能够为多租户生成式AI云和大型企业级用户提供各种至关重要的先进功能，进而缩短AI解决方案的开发、部署和上市时间。
在软件方面，NVIDIA提供面向万亿参数级AI模型性能优化的网络加速通信库、软件开发套件和管理软件等全套软件方案。其中的NVIDIA集合通信库（NCCL）可将GPU的并行计算任务扩展到Quantum-X800网络，利用其基于SHARPv4的强大网络计算能力和对FP8的支持，为大模型训练和生成式AI提供超强的性能。
处理万亿参数模型NVIDIA DGX SuperPOD AI超级计算机
基于GB200 Grace Blackwell超级芯片和最新的网络产品，NVIDIA在GTC 2024上还宣布推出了一台专门用于AI的超级计算机：NVIDIA DGX SuperPOD。
这台NVIDIA DGX SuperPOD计算机基于DGX GB200系统打造而成，每个DGX GB200系统搭载36个NVIDIA GB200超级芯片，共包含36个NVIDIA Grace CPU和72个NVIDIA Blackwell GPU。并且，这些超级芯片通过第五代NVIDIA NVLink连接成一台超级计算机。
除第五代 NVIDIA NVLink网络外，DGX SuperPOD计算机还包括 NVIDIA BlueField-3 DPU，并将支持最新发布的 NVIDIA Quantum-X800 InfiniBand 网络。这个架构可为计算平台中的每块GPU提供高达每秒1800 GB的带宽。
数据显示，在FP4精度下可提供11.5 exaflops的AI超级计算性能和240 TB的快速显存，且可通过增加机架来扩展性能。与NVIDIA H100 Tensor Core GPU相比，GB200超级芯片在大语言模型推理工作负载方面的性能提升了高达30倍。
考虑到功耗和散热问题，全新的DGX SuperPOD采用新型高效液冷机架级扩展架构，能够更好地提高散热效率，确保运行稳定性的同时，降低整体拥有成本。
谈到超级计算机，黄仁勋表示，NVIDIA DGX AI超级计算机是推进AI产业变革的工厂。新一 DGX SuperPOD集NVIDIA加速计算、网络和软件方面的最新进展于一体，能够帮助不同的行业和企业完善并生成自己的AI。
写在最后：无论是史上最大的GPU芯片，还是能够处理万亿参数的最强计算机，以及拥有800Gb/s端到端吞吐量的网络平台，每一款产品都有着非常亮眼的参数。可以说，本届GTC上发布的每一款硬件产品，都吸引了大众的眼球。当然，这些产品在生成式AI应用场景下的表现如何，让我们拭目以待吧！
