互聯戰爭：被羣毆的英偉達
今年早些時候，外媒曝光了微軟與OpenAI的一項“瘋狂計劃”：斥資千億美金，定製一個史無前例的數據中心。然而，面對這一重大利好，英偉達卻心情複雜：
爆料顯示，OpenAI拒絕使用英偉達的InfiniBand網絡設備，轉而投奔以太網的陣營[1]。
衆所周知，一個數據中心往往有數千甚至上萬臺服務器；而連通這些服務器的，正是以InfiniBand和以太網爲代表的網絡互聯技術。
英偉達是InfiniBand路線的主要玩家，獨家提供了相關的交換機、電纜等硬件設備；其餘的科技公司，則扎堆在以太網賽道。
英偉達Quantum-X800 InfiniBand 交換機
OpenAI的“反水”，對英偉達而言是個巨大噩耗。
要知道，InfiniBand與以太網，彼此已互相競爭多年。InfiniBand曾一度遙遙領先：2015年時，超級計算機Top500榜單中，超半數的上榜者都在使用InfiniBand。但在當下，隨着大客戶陸續倒戈，InfiniBand正在輸掉比賽。
去年7月，AMD、微軟等9家硅谷大廠聯手成立了超以太網聯盟（UEC），準備徹底擊潰InfiniBand。今年一季度，英偉達的InfiniBand網絡設備收入，出現了環比下降[2]。與數據中心等一路狂飆的業務相比，顯得格外突出。
那麼問題來了：
1.英偉達的“親兒子”InfiniBand，爲何會處於劣勢？
2.對於英偉達而言，互聯爲何是場不能失敗的競賽？
派別之爭
InfiniBand的初衷，是爲了解決當前算力最大的瓶頸——傳輸速度。
兩臺服務器連接在一起，“1+1”所實現的算力必定會“小於2”，因爲數據傳輸速度遠遠小於服務器的算力。可以把每臺服務器，想象成一座擁有一萬輛卡車的小城鎮；受制於客觀環境，每天只能往隔壁城鎮運輸200卡車的貨物。
數據中心則是由上千個小鎮構成的王國。小鎮與小鎮之間的運輸問題，會嚴重拖累整個王國的發展。
而限制傳輸速度的罪魁禍首，是落後的網絡協議。
所謂網絡協議，可以簡單理解爲一種“交通規則”。計算機之間的信息傳輸，都沿着這一“交通規則”有序進行。最初的交通規則 ，是一種名爲TCP/IP的網絡協議。
這項交通規則，有個明顯缺陷：數據在傳輸時，需要經過CPU，極度佔用CPU資源，導致延遲特別高。
相當於卡車運貨的公路上，設有大批人工收費站。車子每開一段路，都要停下來掏出錢包繳費，造成了嚴重擁堵，運行效率可想而知。
在這一大背景下，全新的RDMA網絡協議（遠程直接內存訪問）應運而生。顧名思義，它可以繞過CPU，直接訪問另一臺服務器的內存。換句話說，新的交通規則，將高速公路上的人工收費站全撤走了，改設成ETC。
但基於RDMA網絡協議，業界卻衍生出了兩個不同的實現方向：
一是“外部革新派”。
基於RDMA全部推翻重來，重新構建一套網絡協議，以實現極致的性能。其成果，正是英偉達的InfiniBand。全新的交通規則，使得數據傳輸可以同時繞過CPU與內存，相當於把ETC也撤了，直接通過GPU進行數據交互。
InfiniBand（無限帶寬）這個名字，正是其極致理念的一種體現。
二是“內部改良派”。
一個熱知識，以太網是最普及的局域網技術，幾乎所有計算機系統都支持以太網設備。改良派的做法，正是利用RDMA網絡協議，去改造以太網。
由此可見，InfiniBand與以太網的競爭，本質是同一技術路線的派別之爭。
在算力供應嚴重不足的當下，大刀闊斧革新的InfiniBand，本應更加受到市場青睞。然而，各大硅谷巨頭卻“十動然拒”。不光是微軟，Meta也選擇全面擁抱以太網。
InfiniBand之所以如此不受待見，問題恰恰出在革新過於激進了。
激進的代價
2019年，圍繞以色列公司Mellanox，微軟、英特爾、英偉達三家巨頭展開了激烈的競購。
Mellanox是InfiniBand方案的唯一提供商，市值爲22億美金。爲此，英特爾專門預留了60億美金的現金流，本以爲勝券在握；沒想到英偉達更狠，以69億美金的高價將Mellanox收入囊中[7]。
這是英偉達有史以來最貴的一筆收購。然而，老黃的梭哈，給英偉達帶來了不菲的經濟回報。
前文曾提到，InfiniBand只是一種“交通規則”；想要使用這項技術，還得搭配硬件。
然而，由於InfiniBand的革新過於激進，重新設計了物理鏈路層、網絡層、傳輸層，並不適配傳統的硬件，需要更換整套基礎設施，包括專門的交換機、網卡、電纜。
這些配套網絡設備，全部由英偉達獨家提供。
相當於InfiniBand重新定義了一套更高效的交通規則，但並不適用於小鎮原本的燃油卡車；爲了提升送貨效率，小鎮還得向英偉達採購一批新能源卡車。
由此可見，InfiniBand其實是一套“專用”方案。通過推廣這一方案，英偉達可以大搞捆綁銷售，向客戶兜售專用的配套網絡設施。
因此，InfiniBand的使用成本一直很高。科技公司在建設數據中心時，需要掏出20%的開支用於InfiniBand；如果改成通用的以太網方案，只需要一半甚至更少的費用[8]。
爲了讓科技公司用InfiniBand，老黃可謂用盡套路：
例如英偉達同時售賣InfiniBand與以太網的網卡，兩者的電路板設計完全相同，但以太網的交貨時間明顯更長[9]。
用於InfiniBand的ConnectX-8 超級網卡
英偉達的小算盤在於，雖然咱貴，但性能強啊。InfiniBand方案可以大大改善AI訓練，早點把模型做出來投入市場，這錢不就賺回來了嗎？
然而，令英偉達尷尬的是，隨着“內部改良派”陣營不斷壯大，InfiniBand與以太網的性能差距被縮小了。
2014年時，改良派的最新成果RoCE v2網絡協議問世，改變了InfiniBand一枝獨秀的局面。去年，英偉達面向InfiniBand與以太網，分別推出了一款交換機。儘管兩者定位有所不同，但均能實現800Gb/s的端到端吞吐量。
當通用方案也能做到85分時，專用方案便開始失去魅力。5-10分的領先，很難讓科技公司多付一倍的價錢。
而去年7月成立的超以太網聯盟，則打算在RoCE v2網絡協議的基礎上，面向大模型這一場景，開發一套新的以太網協議，全面超越InfiniBand。
新的“反英偉達聯盟”一呼百應。截至今年3月，包括字節跳動、阿里雲、百度等國內科技公司，也加入了其中。
圖：部分UEC技術指導委員會成員
面對超以太網聯盟的“正義羣毆”，英偉達沒有再負隅頑抗。
過去一年，黃仁勳越來越少在公開場合提及InfiniBand。將來，InfiniBand與以太網之爭或將漸漸劃上句號。然而，英偉達並沒有放棄互聯這塊蛋糕，轉而將籌碼押注到自家的Spectrum X以太網平臺上。
因爲，互聯正日漸成爲大模型時代的兵家必爭之地。
下一個戰場
今年1月，美國諮詢公司Dell'Oro Group發佈了一份報告，當中提到：隨着人工智能爆發，科技公司對通信互聯的需求激增，從而帶動交換機市場擴大50%[10]。
科技公司之所以對互聯這麼熱情，是因爲在過去一年的野蠻擴張中，漸漸觸碰到了天花板。而以InfiniBand和以太網爲代表的互聯技術，正是打破瓶頸的關鍵。
科技公司遇到的第一個問題，是算力開支過於昂貴。
英偉達的AI芯片，一向以昂貴著稱：最新的B200芯片，單塊起售價達到了3-4萬美金。衆所周知，大模型是一隻喂不飽的“算力吞金獸”。爲了滿足日常使用，科技公司通常需要採購至少上千塊AI芯片，這錢燒得比直接碎鈔都快。
如果自研芯片，同樣也會遇到類似的問題。由於芯片製程迭代放緩，提升芯片算力上限，需要付出更多的成本。
然而，由於傳輸速度的限制，數據中心並沒有發揮出芯片全部的算力。相比於硬着頭皮堆芯片，提升數據傳輸速度，提高算力利用率，相對更具性價比一些。
第二個問題是功耗。
隨着數據中心越做越大，功耗也在直線上升。扎克伯格曾在採訪中提到，近幾年新建的數據中心，功耗已經達到了50-100兆瓦，稍大一點的已經達到了150兆瓦。按照這個趨勢下去，300、500乃至1000兆瓦，都只是時間問題[11]。
然而，根據美國能源信息署的數據，在2022年夏天，硅谷所在的加州，總髮電量爲85981兆瓦[12]。面對越來越多的“電力怪獸”，電網實在有些滿頭大汗。
爲了訓練GPT-6，微軟與OpenAI曾搭建了一個由10萬張H100組成的服務器集羣，測試了一下發現當地電網直接罷工。
目前，微軟與OpenAI的解決方案，是“跨地區的分佈式超大規模集羣訓練”。
翻譯成人話就是，將幾十甚至上百萬塊AI芯片，分散在多個城市或者地區，再借助InfiniBand或者以太網，連成一個整體——互聯又一次發揮了至關重要的作用[13]。
如果說，大模型世界的準則，是大力出奇跡；那麼互聯的價值，就在於拔高大力出奇跡的物理上限，讓scaling law的飛輪再轉得久一些。
在人工智能時代，互聯註定將會是最重要的議題之一；而對英偉達，以及其他科技公司而言，這都是一場輸不起的比賽。
尾聲
在硅谷，英偉達越來越像只“惡龍”。在互聯的領域，大半科技公司都站在了英偉達的對立面。至於GPU就更不必說，大廠自研芯片擺脫英偉達，早已是個公開的秘密。
老黃這麼不受待見，很大一個原因，是因爲錢基本都被他賺去了。
不論是InfiniBand，還是AI芯片，英偉達都幾乎做到了壟斷，擁有很強的議價權。相比之下，科技公司們扎堆大煉AI，卻苦於沒有成熟的商業模式。大家回頭一看，發現只有一個皮衣男子賺得盆滿鉢滿，難免心有不快。
所以，也不怪硅谷大廠們都開始“自力更生”了。畢竟，“窮”纔是推動進步的原動力。
參考資料
[1] OpenAI Moves to Lessen Reliance on Some Nvidia Hardware，the information
[2] 以太網崛起，英偉達Infiniband正在遭受蠶食，半導體行業觀察
[3] 黃仁勳最新2萬字演講實錄：將打破摩爾定律發佈新產品，機器人時代已經到來，騰訊科技
[4] IB or RoCE？AI數據中心網絡互聯，Haipi智途
[5] Is InfiniBand finally ready for prime time，computerworld
[6] InfiniBand見解：在數字時代推動高性能計算，飛速社區
[7] CONNECTING THE DOTS ON WHY NVIDIA IS BUYING MELLANOX，The Next Platform
[8] GREASING THE SKIDS TO MOVE AI FROM INFINIBAND TO ETHERNET，The Next Platform
[9] Nvidia’s Plans To Crush Competition – B100, “X100”, H200, 224G SerDes, OCS, CPO, PCIe 7.0, HBM3E，SemiAnalysis
[10] AI Workloads Require New Network Buildouts Expanding Data Center Switch Market by 50 Percent, According to Dell’Oro Group
[11] AI GPU bottleneck has eased, but now power will constrain AI growth warns Zuckerberg，tomshardware
[12] Energy Information Administration
[13] 爲什麼說“互聯”會是未來科技投資重要命題，信息平權
[14] AI以太網價值幾何，國盛證券
編輯：陳彬
視覺設計：疏睿
責任編輯：陳彬