部署超大規(guī)模MoE這件事，國(guó)產(chǎn)芯片的推理性能，已經(jīng)再創(chuàng)新高了——
不僅是“英偉達(dá)含量為0”這么簡(jiǎn)單，更是性能全面超越英偉達(dá)Hopper架構(gòu)！
而做到這一點(diǎn)的，正是華為昇騰；具體而言，共包含兩個(gè)產(chǎn)品：
CloudMatrix 384超節(jié)點(diǎn)
部署DeepSeek V3/R1，在50ms時(shí)延約束下單卡Decode吞吐突破1920 Tokens/s
Atlas 800I A2推理服務(wù)器
部署DeepSeek V3/R1，在100ms時(shí)延約束下單卡吞吐達(dá)到808 Tokens/s，可支持靈活的分布式部署
之所以能夠這般，是因?yàn)槿A為昇騰所采取的“以數(shù)學(xué)補(bǔ)物理”——這種通過(guò)數(shù)學(xué)理論、工具、算法和建模等方式，來(lái)彌補(bǔ)硬件和工藝的局限性，實(shí)現(xiàn)最大化發(fā)揮芯片和系統(tǒng)能力效果。
華為昇騰還不只是“官宣”一下而已，后面更會(huì)是全面開(kāi)源。
不僅已經(jīng)將昇騰在超大規(guī)模MoE模型推理部署的技術(shù)報(bào)告分享了出來(lái)，在一個(gè)月時(shí)間內(nèi)，還會(huì)把實(shí)現(xiàn)這些核心技術(shù)的相關(guān)代碼也都會(huì)陸續(xù)開(kāi)源出來(lái)。
那么接下來(lái)，我們就來(lái)深入了解一下華為昇騰背后的技術(shù)實(shí)力。
在華為昇騰上推理DeepSeek
在深挖華為昇騰背后技術(shù)創(chuàng)新之前，我們且需了解一下為什么要這么做。
從2017年Google提出的Transformer架構(gòu)，到2025年DeepSeek V3/R1的爆紅，大語(yǔ)言模型的重心正在從訓(xùn)練開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)向推理應(yīng)用落地。
推理能力不僅是大模型能力的“試金石”，各大企業(yè)已從 “拼模型參數(shù)” 轉(zhuǎn)向 “拼推理效率”：
誰(shuí)能讓大模型在實(shí)際應(yīng)用中跑得更快、更穩(wěn)、更省資源，誰(shuí)就能在商業(yè)化浪潮中搶占先機(jī)。
然而，以6710億參數(shù)的DeepSeek V3為例，這類超大規(guī)模MoE模型雖然強(qiáng)大，卻給硬件帶來(lái)三大 “成長(zhǎng)煩惱”：
內(nèi)存壓力山大
一個(gè)模型包含257個(gè)專家，每個(gè)專家 “體重” 2.5G，普通64GB內(nèi)存的AI硬件根本 “扛不動(dòng)”，必須依賴集群協(xié)作。
通信開(kāi)銷爆炸
專家分布在不同芯片上，數(shù)據(jù)傳輸耗時(shí)甚至超過(guò)計(jì)算時(shí)間，就像團(tuán)隊(duì)成員頻繁開(kāi)會(huì)溝通，效率大打折扣。
架構(gòu)創(chuàng)新的 “甜蜜負(fù)擔(dān)”
例如 “多頭隱式注意力機(jī)制（MLA）” 雖然壓縮了數(shù)據(jù)空間，卻導(dǎo)致中間變量激增，對(duì)芯片的計(jì)算能力提出更高要求。
面對(duì)這些挑戰(zhàn)，華為團(tuán)隊(duì)從算子、模型和框架三方面入手，基于昇騰硬件特性，開(kāi)發(fā)了一整套面向集群的大規(guī)模專家并行解決方案。
在硬件部署上，華為團(tuán)隊(duì)根據(jù)不同硬件配置——CloudMatrix 384超節(jié)點(diǎn)和Atlas 800I A2推理服務(wù)器，針對(duì)性地采取了不同的部署優(yōu)化策略。為解耦Prefill和Decode階段的時(shí)延約束，昇騰采用PD分離部署方式。
在框架側(cè)，昇騰基于vLLM框架，適配DP和EP等多種并行策略，通過(guò)Prefill調(diào)度分桶、靈衢互聯(lián)與分層傳輸?shù)燃夹g(shù)來(lái)降低調(diào)度開(kāi)銷，優(yōu)化請(qǐng)求下發(fā)、調(diào)度策略等環(huán)節(jié)，提升系統(tǒng)性能。
在模型方面，昇騰采用A8W8C16量化策略，其中A8W8使用INT8，C16使用BF16，并針對(duì)不同機(jī)型進(jìn)行差異化部署。
針對(duì)CloudMatrix 384超節(jié)點(diǎn)，其強(qiáng)大的組網(wǎng)能力大幅降低了通信耗時(shí)，釋放了昇騰芯片的算力。
團(tuán)隊(duì)采用大規(guī)模EP并行部署，Prefill使用16卡，Decode使用144卡，其中128卡部署路由專家，16卡部署共享專家，MLA部分采用DP部署。
盡管存在時(shí)延約束、帶寬搶占、調(diào)度開(kāi)銷、負(fù)載不均等因素影響，最終在50ms時(shí)延下，單卡decode吞吐達(dá)到1920 Token/s。
針對(duì)機(jī)群規(guī)模較小但部署更加靈活的Atlas 800I A2服務(wù)器，華為團(tuán)隊(duì)采用多節(jié)點(diǎn)互聯(lián)的方式進(jìn)行部署。
作為示例，華為團(tuán)隊(duì)使用2機(jī)16卡進(jìn)行Prefill，4機(jī)32卡進(jìn)行Decode，每卡部署8個(gè)路由專家和1個(gè)共享專家，MLA部分采用DP并行，并針對(duì)性地使用在真實(shí)負(fù)載下性能更優(yōu)的AllGather/ReduceScatter的通信方案。
通過(guò)各種策略優(yōu)化，在100ms時(shí)延下，單卡吞吐達(dá)到808 Tokens/s。
還有更多優(yōu)化技術(shù)
在推理框架優(yōu)化方面，針對(duì)高并發(fā)場(chǎng)景下單點(diǎn)API Server這一性能瓶頸，華為團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了API Server橫向擴(kuò)展方案，采用水平擴(kuò)展技術(shù)提升框架的請(qǐng)求響應(yīng)能力，顯著降低用戶請(qǐng)求延遲并提高整體服務(wù)吞吐量（QPS）。
針對(duì)MoE模型中的負(fù)載不均問(wèn)題，基于動(dòng)態(tài)調(diào)整專家部署與縮小通信域、熱專家冗余部署、實(shí)時(shí)調(diào)度與動(dòng)態(tài)監(jiān)控機(jī)制等核心技術(shù)，降低顯存占用的同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡。
在投機(jī)推理技術(shù)的工程化應(yīng)用中，如何將其從小批量低時(shí)延場(chǎng)景擴(kuò)展至高吞吐量場(chǎng)景，是行業(yè)面臨的共性難題。
華為團(tuán)隊(duì)基于昇騰芯片高計(jì)算帶寬比的硬件特性，提出FusionSpec投機(jī)推理引擎，針對(duì)性優(yōu)化多Token預(yù)測(cè)（MTP）場(chǎng)景下的推理性能：
流程重構(gòu)
將投機(jī)模型后置於主體模型，直接復(fù)用主體模型的輸出結(jié)果與控制參數(shù)，大幅減少框架耗時(shí)，完美適配參數(shù)-數(shù)據(jù)分離（PD 分離）的分布式部署架構(gòu)；
輕量步間優(yōu)化
對(duì)投機(jī)推理場(chǎng)景中的框架和算子優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了輕量步間準(zhǔn)備，適配多核并行的全異步框架。
在通信優(yōu)化方面，華為昇騰也有三大妙招。
首先，針對(duì)主流張量并行（TP）方案中AllReduce通信的固有缺陷（通信次數(shù)多、數(shù)據(jù)量大、冗余計(jì)算顯著），華為團(tuán)隊(duì)推出FlashComm通信方案，通過(guò)集合通信邏輯重構(gòu)與算子位置編排，實(shí)現(xiàn)低比特、低維度數(shù)據(jù)通信，在降低通信時(shí)延的同時(shí)消除冗余計(jì)算，最終實(shí)現(xiàn)25%通信量的降低和10%推理性能的提升。
其次，在FlashComm基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出層內(nèi)并行轉(zhuǎn)換方案，針對(duì)Prefill階段的MLA層，通過(guò)張量并行（TP）與數(shù)據(jù)并行（DP）的靈活轉(zhuǎn)換，消除節(jié)點(diǎn)內(nèi)卡間求和操作，并利用網(wǎng)絡(luò)低維特性與量化技術(shù)壓縮通信數(shù)據(jù)量，顯著降低跨卡通信時(shí)延，為大模型分布式推理提供更高效的通信支撐。
第三，通信方面的優(yōu)化還有一個(gè)并發(fā)機(jī)制的深度挖掘，包括：
計(jì)算通信并發(fā)
通過(guò)Gate函數(shù)計(jì)算與AllGather通信的解耦，結(jié)合共享專家的數(shù)據(jù)并行（DP）策略，利用昇騰多流機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算與通信的并發(fā)執(zhí)行，最大化硬件利用率；
通信通信并發(fā)
針對(duì)DeepSeek模型的量化場(chǎng)景，將激活值與scale的傳輸任務(wù)并行處理，在不增加帶寬壓力的前提下掩蓋小數(shù)據(jù)量通信的啟動(dòng)開(kāi)銷；
通信和權(quán)重預(yù)并發(fā)
利用通信階段HBM帶寬低占用特性，提前將后續(xù)算子權(quán)重預(yù)取至緩存，降低計(jì)算階段的數(shù)據(jù)搬運(yùn)開(kāi)銷，實(shí)測(cè)MLA層計(jì)算性能提升10%。
最后，就是在算子方面的優(yōu)化了。華為團(tuán)隊(duì)通過(guò)以數(shù)學(xué)補(bǔ)物理，發(fā)展了一系列的優(yōu)化技術(shù)。
針對(duì)MLA算子中間變量膨脹與計(jì)算量激增的挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)開(kāi)展硬件親和性優(yōu)化：
算法重構(gòu)：提出AMLA算法，通過(guò)二進(jìn)制編碼與存內(nèi)計(jì)算，將乘性計(jì)算轉(zhuǎn)換為加性等價(jià)形式，直接在全局內(nèi)存完成輸出更新，減少數(shù)據(jù)搬運(yùn)耗時(shí)；
緩存策略：通過(guò)L1/L2緩存精細(xì)化管理與K-buffer流水排布，提升緩存命中率與計(jì)算效率，實(shí)現(xiàn)張量計(jì)算與向量計(jì)算的相互掩蓋；
前序算子融合：在Prefill與Decode階段分別采用雙流并發(fā)與算子融合技術(shù)，結(jié)合權(quán)重預(yù)取、分塊策略及定制指令集優(yōu)化，構(gòu)建端到端高效計(jì)算鏈路。
MoE算子方面的優(yōu)化則包括：
通算融合算子：針對(duì)EP部署模式下MoE專家的跨卡調(diào)度難題，設(shè)計(jì)MoeDistributeDispatch/Combine算子，通過(guò) Token 粒度的流水排布與內(nèi)存語(yǔ)義通信技術(shù)，將通信與計(jì)算并行化，減少卡間同步開(kāi)銷；
SMTurbo-CPP技術(shù)：針對(duì)小數(shù)據(jù)量通信效率問(wèn)題，通過(guò)讀寫(xiě)混合、聚合流水等硬件并發(fā)技術(shù)，提升AllToAll(v)算子的吞吐能力，降低Dispatch/Combine場(chǎng)景時(shí)延；
細(xì)粒度分級(jí)流水算法：基于Atlas 800I A2組網(wǎng)特性，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)內(nèi)/節(jié)點(diǎn)間的集合通信并發(fā)執(zhí)行，大幅提升集群環(huán)境下的帶寬利用率。
性能創(chuàng)新高
在Decode性能測(cè)試方面，Atlas 800I A2所采用的方式是：
序列長(zhǎng)度為2K輸入+2K輸出和1K輸入+2K輸出兩種情況
在使能MTP進(jìn)行推理加速的情況下，由于不同測(cè)試數(shù)據(jù)集和業(yè)務(wù)場(chǎng)景的MTP接受率不同，性能測(cè)試結(jié)果會(huì)有比較大的偏差。因此在計(jì)算時(shí)延和吞吐的時(shí)候默認(rèn)按照70%接受率來(lái)折算。
TPOT（Decode平均每Token時(shí)延）不超過(guò)100ms。
具體表現(xiàn)如下所示：
在Prefill上的測(cè)試方法是，單batch輸入序列長(zhǎng)度為2K/1K，通過(guò)拼batch的方式拼成一共16K序列。對(duì)于序列長(zhǎng)度是2K，共8 batch拼成一共16K序列的場(chǎng)景，端到端耗時(shí)為631ms，卡均吞吐為1622 Tokens/s。
具體表現(xiàn)如下圖所示：
在2025年4月，硅基流動(dòng)聯(lián)合華為云基于CloudMatrix 384超節(jié)點(diǎn)昇騰云服務(wù)和高性能推理框架SiliconLLM，用大規(guī)模專家并行最佳實(shí)踐正式上線DeepSeek-R1。
該服務(wù)在保證單用戶20 TPS(等效50ms時(shí)延約束) 水平前提下，單卡Decode吞吐突破1920 Tokens/s，可比肩H100部署性能。
而也正如我們剛才提到的，昇騰在超大規(guī)模MoE模型推理部署的技術(shù)報(bào)告分享了出來(lái)了，想要更深入了解的小伙伴，可以在文末鏈接中自取哦~
One More Thing
就在本周，華為昇騰還將舉辦一個(gè)技術(shù)披露周！
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