智算伺服器

智算伺服器是用於智慧型計算的高性能伺服器,主要用於人工智慧(AI)的訓練和推理場景。其通常採用“CPU+GPU”、“CPU+NPU”或“CPU+TPU”的異構計算架構,相比通用伺服器,具有DRAM容量更大、NAND容量更高、PCB電路板層數更多等特點。

智算伺服器市場正經歷快速發展,已成為伺服器市場中的高增長領域。單機配置8或4張GPU加速卡的智算伺服器是主流選擇,其中面向推理套用的份額約占60%。為滿足AI大模型等需求,出現了如中興通訊“3+2+3”方案、超聚變FusionPoD for AI整機櫃液冷伺服器、四通G5208智算伺服器等系列化產品。

核心技術特點,分類與套用場景,硬體配置,市場與發展趨勢,

核心技術特點

智算伺服器與傳統通用伺服器最大的區別在於算力晶片的不同。智算伺服器為了保證作業系統運行,也配置了CPU,但為了更好地完成AI計算任務,配置了更多的GPU、NPU、TPU等計算晶片(如4塊或8塊),以這些晶片輸出的算力為主。
智算伺服器通常採用「CPU+GPU」、「CPU+NPU」或「CPU+TPU」的異構計算架構,以充分發揮不同算力晶片在性能、成本和能耗上的優勢。
為了充分發揮性能以及保障穩定運行,智算伺服器在架構、存儲、散熱、拓撲等方面也進行了強化設計。例如,其DRAM容量通常是普通伺服器的8倍,NAND容量是普通伺服器的3倍,PCB電路板層數也明顯多於傳統伺服器。
AI大模型的興起對智算伺服器提出了更高的要求,特別是大模型訓練計算量巨大。大模型對智算伺服器的特殊要求體現在高性能與大顯存GPU、機內GPU高速互聯、機間高性能網際網路、高速記憶體與存儲、液冷散熱等方面。

分類與套用場景

智算伺服器主要根據其在人工智慧工作流中的功能進行分類,可分為訓練伺服器、推理伺服器和訓推一體伺服器。訓練伺服器主要利用大量數據對AI模型進行訓練,需要高性能GPU或TPU以及大容量記憶體和高速存儲設備,適用於模型開發和訓練階段。推理伺服器主要對輸入數據進行快速推理計算,生成預測結果,要求低延遲、高可靠性,通常採用低功耗的GPU或專用的推理晶片。訓推一體伺服器是既能進行模型訓練又能進行推理計算的伺服器,資源利用率高,但設計和維護成本相對較高。
根據所適配的AI模型規模與GPU加速卡形態,智算伺服器還可進一步細分。例如,系列化的智算伺服器方案可面向大、中、小不同等級的AI模型訓練、推理場景,並支持插卡型GPU加速卡和扣卡型GPU加速卡。小模型訓練及中小模型推理場景可採用通用機架伺服器配置4-8張GPU插卡;中小模型訓練及大模型推理場景可採用專用插卡型智算伺服器配置8張或更多雙寬GPU卡;大模型訓練場景則需採用支持8張SXM/OAM等扣卡型GPU加速卡、並具備機內機間高速互聯能力的專用扣卡型智算伺服器。
智算伺服器的套用場景廣泛,主要包括生成式AI大模型的訓練與推理、智慧型安防、智慧交通、智慧園區、智慧能源、智慧工業、自動駕駛、科學智慧型、網路智慧型運維與保障、智慧醫療以及金融風控等。邊緣AI推理伺服器還特別適用於需要就近處理數據的場景,如道路、園區等邊緣側的視頻分析。

硬體配置

智算伺服器的核心處理器通常支持多路高性能CPU,如英特爾至強或AMD EPYC系列。AI加速卡包括插卡型和扣卡型的GPU、NPU或TPU,通常單機配置4卡或8卡以實現並行計算。記憶體與存儲方面配備大容量DDR5記憶體和NVMe SSD等高速設備。網路與擴展提供高速網路接口如200/400G IB或RoCE,以及多個PCIe 5.0擴展槽。散熱與電源採用高性能風扇或液冷方案,並配備高功率冗餘電源。

市場與發展趨勢

2023年加速伺服器(以智算伺服器為主)預計發貨規模達31.6萬台,同比增長11.3%;營收約89.9億美元,同比增長79.7%。IDC預測,2027年加速伺服器營收將加速增長,達164億美元。
人工智慧(AI)領域正迎來新一輪快速發展,生成式AI對算力的需求迅速增加,成為AI計算市場新的增長點和加速器。大模型的訓練疊代極大的拉動了對智算的需求,模型成功部署後的推理階段也需要大量算力。
2024年以來,中國智算中心建設如火如荼。中國移動2024年至2025年新型智算中心採購包含AI伺服器7994台,成為有史以來國內最大規模的AI伺服器集采。中國聯通、中國電信也分別啟動了數千台AI伺服器的集采。同時,網際網路公司的智算伺服器合作規模也在加速倍增。
未來,智算伺服器將向綠色計算(如液冷散熱普及)、高能效、高密度、開放架構、軟硬體協同最佳化等方向發展。智算產業生態日趨完善,集聚了從智算晶片、光通信到智算伺服器等一批優質企業。多地政府(如上海)也計畫適度超前建設一批智算基礎設施。

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