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計算機行業專題報告：互聯總線——Scale_Up能力躍升的關鍵通路。

一、高速互聯協議服務于大模型時代下的Scale-Up

計算機總線用途在于連接系統與組件，總線接口就是系統或PCB的不同部件之間的數據傳輸的物理導線，具有：①發送數據；②尋找特定的數據；③控制系統中不同部分的運行等功能。服務器常見的計算機總線協議包括PCIe、Ethernet等，Switch設備負責Scale-Up中的主機通信與擴展系統寬帶和設備數量。在大模型時代下，Scale-Up對高速互聯協議產生新需求，目前主流的互聯協議包括：NVLink、UALink、SUE、CXL、HSL、UB等。

二、Scale-Up中高速互聯協議NVLink領先、眾廠商追趕

1）PCIe協議與交換機是傳統的計算機擴展總線標準，隨技術迭代速率提升，但CPU、GPU等各設備間通信速度仍存瓶頸，因此CXL協議應運而生。此外，眾多廠商亦使用各自互聯協議，其中NVLink處于領先地位。

2）NVLink實現了Scale-Up中GPU與GPU間高速互聯；NVSwitch則是多GPU互聯推理的硬件支持，其延遲低、通道數多、帶寬高、功耗大；NVLink C2C則實現了Scale-Up中實現CPU與CPU、CPU與GPU間的高速互聯，在速率上第五代NVLink單通道的帶寬為200Gbps，而PCIe Gen5為32Gbps。

3）華為靈衢（UB）提供百ns同步內存語義訪問時延、2-5us異步內存語義訪問時延，提供組件間TB/s級帶寬，UB Processing Unit是支持UB協議棧的處理單元，其內嵌UB Switch，實現多級UB Switch擴展組網，并支持通過UBoE與以太Switch融合組網。

4）UAlink利用以太網基礎設施實現Scale-Up，UALink1.0規范支持每通道最高200GT/s的數據傳輸速率，每四條物理通道組合構成一個UALink基本單元組，在發送（TX）和接收（RX）方向上各提供最大800Gbps的帶寬。

5）博通SUE借助以太網實現網絡總線化，SUE在于以低延遲、高帶寬的方式實現高效部署，支持以高效面積和功耗實現多實例化。

6）海光信息在光合組織2025人工智能創新大會上發布海光系統互聯總線協議（HSL）1.0規范，并公布HSL未來三年的開放路線圖，旨在打破技術壁壘，促進國產計算產業生態的協同創新。

三、NVLink走向開源，互聯技術應服務高帶寬和低延時

1）NVLink Fusion部分開源合作。MediaTek、Marvell、Alchip Technologies、Astera Labs、Synopsys和Cadence為首批合作廠商；支持定制化芯片Scale-Up以滿足模型訓練和推理需求；云服務商可以使用自定義ASIC、NVIDIA機架級系統和NVIDIA端到端網絡平臺。

2）算力需求演進對互聯技術實現高帶寬、低時延提出更高要求。隨著模型規模、數據集規模及訓練計算量的增加，語言建模性能呈現平滑提升趨勢，要獲得最優性能，上述三個因素必須同步提升；當前大型語言模型存在顯著訓練不足的問題，這是近期在保持訓練數據量不變的情況下過度追求模型規模擴張的結果。