超节点：重构智算底座国产AI加速突围——计算机行业超节点OEM系列-260722（44页）.pdf

核心结论速览： 超节点成智算刚需，解决通信与显存双重瓶颈：大模型训练端MoE模型高频All-to-All通信挤占GPU算力；推理端KVCache随上下文膨胀，出现容量大、小包高频、时延敏感、高并发等问题。传统服务器集群算力利用率偏低，催生超节点架构刚需。 Vera Rubin平台全栈架构：7款芯片+5款机架，推理算力较Blackwell提升5倍：英伟达Vera Rubin平台包含Vera CPU、Rubin GPU、NVLink 6 Switch、ConnectX-9 SuperNIC、BlueField-4 DPU、Spectrum-6 CPO以及Groq 3 LPU七款芯片，Rubin与LPU协同可实现35倍性能提升。 国产超节点放量条件逐渐成熟，2026年成规模化商用元年：2025年下半年起芯片、服务器、云厂商密集发布超节点产品。华为Atlas 950/960、中科曙光scaleX640、阿里磐久128、百度天池256等均已落地。中科曙光2026年7月实现中国首个全国产十万卡AI超集群落地。 国产超节点市场规模CAGR预计达341%：国海证券预计2026-2028年国产AI芯片出货量分别达380/759/1290万颗，超节点渗透率从15%提升至55%，对应超节点市场规模889/4151/11089亿元。 技术壁垒抬高，头部OEM厂商份额与毛利率有望双升：超节点在通信时延、算力密度、散热、TCO等方面要求更高，价值重心从标准化硬件组装上移至复杂定制化系统设计。华勤技术超节点产品2026Q2已小批量发货，全年预计超100亿元收入。 Scale-Up互联协议多路线创新：国内华为UB、海光信息Hyswitch、沐曦MetaXLink、阿里ALink等自研互联协议竞相迭代突破，国产高速互联体系加速完善。超节点：重构智算底座的刚需。需求真实：训练与推理的双重瓶颈。训练端——MoE模型带来的通信挑战：稠密模型时代的核心通信模式是张量并行驱动的All-Reduce/Reduce-Scatter，流量模式相对规则。MoE架构引入的专家并行则要求高频All-to-All通信——每个token需要被路由到少量专家，且路由结果高度动态，流量模式呈现不可预测的稀疏多播特征。这不仅推高了总算力需求，还对互联带宽、延迟和动态调度能力提出更高要求。推理端——KVCache的四大痛点： 容量大：KVCache随提示长度呈线性增长，有时达数百万个token。 小包高频：Decode阶段逐Token串行，单次迭代处理Token少，请求频率高。 时延敏感：ITL（Inter-token Latency）直接影响用户体验。 高并发：资源争抢导致吞吐量下降，易产生缓存碎片。算力资源四大瓶颈的评估阈值： 算力MFU<60%：算力未饱和，需提升并行度/BatchSize。 显存占用85%：易触发OOM，需压缩/复用存储。 显存带宽读写量/带宽0.5：访存主导延迟，需算子融合。 通信带宽通信量/带宽0.5：通信制约吞吐，需优化并行策略。（数据来源：英伟达官网、腾讯云官网、国海证券研究所《超节点：重构智算底座，国产AI加速突围》）。优化途径：多技术协同提升算力效率。提高通信带宽：Scale-Up与Scale-Out分工。Scale-Up负责机柜内片间高带宽低时延通信（承载TP/EP强耦合并行，百纳秒级延迟），Scale-Out将PP/DP等相对松耦合通信释放到更大规模集群网络。当前Scale-Up域互联协议可沿两个维度划分： 技术路线：总线类（PCIe/CXL）/以太类/专有互联。 开放程度：封闭私有/准开放/完全开放标准。国内自研互联协议：华为UB（灵衡）、海光信息Hyswitch、沐曦MetaXLink、阿里ALink等竞相迭代突破。GPU P2P通信性能飞跃：PCIe 7.0单卡双向最大带宽512GB/s，NVLink 6.0单卡双向最大带宽3.6TB/s。统一内存寻址：三个层面的协同。地址层围绕HBM、DDR及CXL扩展内存展开统一编址；访问层涉及设备如何读写远端数据（DMA/RDMA的Load/Store/CXL.mem）；管理层涉及内存资源分配、隔离和回收。统一内存编址将多设备协作从“显式搬数据”向“按地址访问数据”推进。优化拓扑结构：减少通信跳数，构建无阻塞网络。拓扑设计核心评价指标：网络直径（最坏情况通信延迟）、二分带宽（最坏场景最大数据传输能力）、径向扩展度（最大无阻塞集群规模）、平均最短路径长度（网络延迟整体水平）。Full Mesh拓扑网络直径为1，Spine-leaf拓扑网络直径为3。软件栈优化：释放硬件潜能。以MoE模型Prefill阶段为例，超节点凭借极致互联大幅缩短通信时长，将更多SM算子资源释放给计算任务。根据百度智能云技术站数据，NVL72超节点通过持续软件栈优化，GB200模型训练成本在两个月内降幅超50%，单Token成本从0.468美元降至0.307美元，带来1.5倍TCO优势。实际部署三大评估维度：1. 性能收益转化：不同场景如何实现性能与成本最优平衡。2. 运行稳定性：热管理、信号干扰等工程挑战。3. 部署运维效率：连线配置复杂度、团队快速上手能力。（数据来源：《超节点技术体系白皮书》、英伟达官网、国海证券研究所）。海外标杆：英伟达Vera Rubin全栈平台。7款芯片+5款机架的全栈架构。Vera Rubin平台包含七款芯片：Vera CPU、Rubin GPU、NVLink 6 Switch、ConnectX-9 SuperNIC、BlueField-4 DPU、Spectrum-6 CPO以及Groq 3 LPU。五款机架：Vera Rubin NVL72、Groq 3 LPX、Vera CPU、BlueField-4 STX存储、Spectrum-6 SPX以太网。NVIDIA GPU Roadmap关键参数：| 芯片 | 发布时间 | FP4算力 | 显存 | 显存带宽 | TDP ||||||||| H100 | 2022 | — | 80GB HBM3 | 3.35TB/s | 700W || H200 | 2023 | — | 141GB HBM3E | 4.8TB/s | 700W || B200 | 2024 | 10 PFLOPs | 192GB HBM3E | 8TB/s | 1000W || B300 | 2025 | 15 PFLOPs | 288GB HBM3E | 8TB/s | 1400W || Rubin | 2026 | 35 PFLOPs | 288GB HBM4 | 22TB/s | 2300W || Rubin Ultra | 2027 | 70 PFLOPs | 288GB HBM4 | 53TB/s | 4000W+ |Vera Rubin NVL72系统指标：144个GPU dies、72个逻辑GPU、FP4算力1080 PFLOPs、内存容量21TB、内存带宽1580TB/s。Rubin与LPU协同：35倍性能提升。Rubin满足高吞吐需求，LPU满足低时延需求。将Attention计算放在GPU（处理动态工作负载），FFN计算放在LPU（确定性计算架构、适合静态计算）。Dynamo实现Decode阶段Attention与FFN过程解耦。Vera Rubin NVL72 plus LPX相较于Blackwell，可提供高达35倍tokens和10倍万亿参数模型创收机会。Scale-Up：铜光共存策略。Rubin系列提供Oberon NVL72全铜缆纵向扩展网络。Rubin Ultra NVL576采用CPO纵向扩展，机架间通过两层胖树连接，机架内仍基于铜缆。Feynman系列将首次同时推出铜缆和CPO方案。英伟达策略：尽可能使用铜缆，在必须使用光纤时才采用光纤。STX机架：补齐长上下文推理存储短板。STX配套CMX上下文内存存储平台，支持KVCache快速扩展，解决长上下文和智能体工作负载的存储瓶颈。STX采用基于BF-4的存储方案，明确规定了特定集群所需硬盘、Vera CPU、BF-4 DPU、CX-9网卡和Spectrum-X交换机数量。CPO交换机进入量产阶段。英伟达在GTC2025发布三款CPO Scale-out交换机：Quantum Q3450（InfiniBand）、Spectrum 6810和6800（以太网）。Spectrum-X以太网硅光交换机具备409.6Tb/s带宽，支持百万GPU AI集群，将于2026年下半年推出。（数据来源：Semianalysis、英伟达官网、国海证券研究所）。国产超节点：放量条件成熟，OEM直接受益。各厂商密集发布超节点产品。2025年下半年起芯片、服务器、CSP和ICT厂商密集发布超节点产品：| 厂商 | 产品 | 发布时间 | 互联规模 | 卡间互联带宽 | 液冷 ||||||||| 华为 | CloudMatrix 384/Atlas 950 | 2025 | 384/8192 | ~800GB/s/2000GB/s | 冷板 || 中科曙光 | scaleX640 | 2025 | 640 | ~900GB/s | 浸没 || 浪潮 | 元脑SD200 | 2025 | 64 | — | 冷板 || 阿里 | 磐久AL128 | 2025 | 128 | ~800GB/s | 冷板 || 字节 | 大禹超节点 | 2025 | 64/128 | — | 冷板 || 百度 | 天池256 | 2026 | 256/512 | — | — || 中兴 | 光跃LightSphere X | 2026 | 128 | — | 液冷 |华为Atlas 950/960 SuperPoD。Atlas 950（预计2026Q4上市）：采用正交架构实现零线缆电互联，液冷接头浮动盲插设计零漏液。UB-Mesh递归直连拓扑支持单板内/单板间/机架间NPU全互联，以64卡为步长按需扩展，最大8192卡无收敛全互联。FP8算力8E FLOPs、FP4算力16E FLOPs、互联带宽16PB/s。Atlas 960（预计2027Q4上市）：15488卡、FP8算力30E FLOPs、FP4算力60E FLOPs、互联带宽34PB/s。中科曙光scaleX640。“一拖二”高密架构，单机柜640卡超高速总线互连，双scaleX640组成1280卡计算单元。液冷散热PUE值低至1.04。2026年7月10日，中国首个全国产十万卡AI超集群——曙光8000（登峰）正式落成。阿里磐久128超节点。单柜支持128个AI计算芯片，集成自研CIPU2.0芯片和EIC/MOC高性能网卡，Pb/s级别Scale-Up带宽和百ns级延迟。平头哥真武M890超节点单实例配备9216GB显存、18.4TB内存，Scale-up 51.2TB/s聚合带宽，单集群12.2万卡。百度天池256卡超节点。基于昆仑芯P800，2026年6月正式上市。吞吐性能较上一代提升25%、推理效率提升50%，适配文心、DeepSeek、GLM、MiniMax等主流模型。昆仑芯在手订单超32万张，已排到年底。（数据来源：各公司官网、国海证券研究所）。市场规模与投资机会。国产超节点市场规模预测。| 指标 | 2025 | 2026E | 2027E | 2028E |||||||| 国产AI芯片出货量（万颗） | 165 | 380 | 759 | 1290 || 出货量YOY | — | 130% | 100% | 70% || 超节点渗透率 | 5% | 15% | 35% | 55% || 超节点出货量（万颗） | 8 | 57 | 266 | 710 || 对应机柜（万台，64卡） | 0.06 | 0.89 | 4.15 | 11.09 || 单柜价格（万元） | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 || 市场规模（亿元） | 12 | 889 | 4151 | 11089 |2025-2028E市场规模CAGR达341%。技术壁垒抬高，利好头部OEM。相较传统GPU集群，超节点在通信时延、算力密度、散热、TCO等方面要求更高，产品规格处于非常快速迭代中。NVIDIA Vera Rubin机架包含130万个独立组件、近1300个芯片，整体重量近2吨。超节点时代OEM价值重心从标准化硬件组装上移至复杂定制化系统设计、深度调优和全栈集成服务。头部OEM有望凭借架构设计、热管理、供应链整合、大规模交付能力获得更高产品溢价和市场份额。华勤技术超节点产品2026Q2小批量发货，下半年批量，全年预计超100亿元收入。华为Atlas 950当前订单或已排满，主要客户为互联网云厂商。相关产业链标的。1. 半导体：GPU（海光信息、寒武纪、壁仞科技、沐曦股份）、Switch（澜起科技、盛科通信）、CPU（中国长城、龙芯中科）、存储（长鑫科技）、晶圆制造（中芯国际、华虹宏力）。2. 超节点OEM：浪潮信息、中科曙光、华勤技术、紫光股份、锐捷网络、中兴通讯、联想集团、工业富联。3. 超节点组件：光模块（中际旭创、新易盛、天孚通信）、PCB（沪电股份、胜宏科技）、散热（曙光数创、英维克）、电源（麦格米特）、连接（华丰科技）。4. 算力租赁/云计算：协创数据、润泽科技、智微智能。5. 数据中心IDC：云赛智联、世纪互联、光环新网、数据港。6. 智能制造设备：罗博特科、精智达、博众精工。（数据来源：国海证券研究所）。未来3-5年机会洞察。| 环节 | 核心逻辑 | 2026-2028 CAGR/规模 | 优先级 ||||||| 超节点OEM | 技术壁垒抬高，份额与毛利率双升 | 市场规模341% CAGR | ★★★★★ || 国产AI芯片 | 产能提升+超节点渗透率上升 | 出货量70%-130% YOY | ★★★★★ || 互联芯片（Switch） | Scale-Up互联刚需 | 澜起/盛科等受益 | ★★★★ || 液冷散热 | 超节点功率密度极高 | PUE<1.04需求 | ★★★★ || 光模块/CPO | 柜间互联光进铜退 | CPO交换机量产 | ★★★ |延伸阅读。以上为报告核心趋势分析，如需获取完整报告详细数据及全部案例，请访问下载页下载完整PDF报告。FAQ。Q1：超节点是什么？为什么成为AI算力刚需？A：超节点是将大量AI加速卡通过高速互联（如NVLink）组成的高带宽、低时延、统一内存寻址的紧耦合计算集群。MoE模型训练需要高频All-to-All通信，推理KVCache随上下文膨胀，传统服务器集群算力利用率偏低，超节点通过极致互联提升算力效率。Q2：英伟达Vera Rubin平台的核心升级是什么？A：Vera Rubin包含7款芯片+5款机架，Rubin GPU推理算力较Blackwell提升5倍，Rubin与LPU协同可实现35倍性能提升。STX机架补齐长上下文推理存储短板，CPO交换机进入量产，Scale-Up铜光共存。Q3：国产超节点的发展阶段如何？A：2025年下半年起厂商密集发布超节点产品，2026年成为规模化商用元年。华为Atlas 950（2026Q4）、中科曙光scaleX640、阿里磐久128、百度天池256均已落地。中科曙光2026年7月已实现十万卡级AI超集群落地。Q4：超节点市场规模有多大？A：国海证券预计2025-2028年国产超节点市场规模CAGR达341%，2026/2027/2028年分别达889/4151/11089亿元，对应国产AI芯片超节点渗透率从15%提升至55%。Q5：超节点时代OEM厂商的投资逻辑是什么？A：超节点在通信、散热、系统设计上要求更高，价值重心从标准化硬件组装上移至复杂定制化系统设计，技术壁垒抬高利好头部OEM厂商。华勤技术超节点全年预计超100亿元收入，华为Atlas 950订单已排满。数据来源说明。本页面内容基于国海证券研究所《超节点：重构智算底座，国产AI加速突围——计算机超节点OEM系列》（2026年7月23日）、英伟达官网、Semianalysis、《超节点技术体系白皮书》等数据整理。