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L1.6 主流厂商 AI 芯片对比

三维坐标 layer: L1(硬件与算力编排)level: Senior/Architectpillar: 硬件架构

本文是 L1 的收官篇。目标不是吹捧任何一家硅厂,而是把「FLOPS / HBM / 互联 / 算子栈」四个维度拉成一张可量化的对比矩阵,让你在面对采购清单、容量规划、异构选型时,能从 datasheet 数字直接推导出「这块卡到底适合训什么、推什么」。

⚠️ 数据口径声明:文中所有性能数字均取自各厂商公开 datasheet / 白皮书口径,不同版本、不同稀疏/稠密假设下会有出入。一切以官方最新 datasheet 为准,可能随版本变化;本文标注的目的是建立量级感与对比方法,而非提供采购合同级精度。

学习目标

  • 前置知识:读过 L0 全层(尤其 L0.2 三大物理墙:算力墙/显存墙、Roofline 拐点)与本层 L1.1(SM/Tensor Core/达芬奇微架构)、L1.5(互联与 scale-up 域);知道 TFLOPS、HBM 带宽(TB/s)、NVLink/HCCS(GB/s)分别是什么量级即可。无需任何采购或硬件评测经验。
  • 学完产出:① 能把任意一块 AI 芯片拆成「FLOPS / HBM 容量 / HBM 带宽 / 卡间互联 / 算子软件栈」五列,并对齐到同一口径(区分稠密 vs 稀疏 FLOPS、区分网络 Gb/s 与 HBM TB/s)填进对比矩阵;② 能用「算术强度阈值 = 峰值算力 / HBM 带宽」一句话判断一块卡是「算力型」还是「带宽型」,从而说清它擅长 prefill/训练还是 decode/推理;③ 能区分 B200/B300/MI355X/910C/TPU v7 各自的定位,并说清为什么 Rubin/MI400/910D 等路线图参数「以官方 datasheet 为准、不可当成型成绩」;④ 能从工程视角论证「算力追平 ≠ 可无痛迁移」,估算 CUDA→CANN 国产化替代的成本结构;⑤ 亲手跑一段纯 CPU 的 Python 脚本,把 datasheet 参数换算成「每 TFLOPS 成本 / 每 GB HBM 成本 / 算术强度阈值 / 每瓦算力」并排序,把「看数字」变成「算结论」。
  • 阅读姿势:盯住一条主线——「AI 芯片选型从来不是比谁的峰值 TFLOPS 大,而是比『算力—带宽—互联—生态』四者在你的真实负载上的平衡」。每看到一个亮眼数字,先问三件事:是稠密还是稀疏?是训练口径还是推理口径?是量产实测还是路线图宣称?把这三问养成肌肉记忆,你就拿到了横评的入场券。

背景与现状

AI 芯片之争,表面看是「谁的 TFLOPS 数字更大」,本质却是 「算力 — 显存带宽 — 互联」三者的平衡艺术。一块卡的标称峰值算力再高,若 HBM 带宽喂不饱、卡间互联拖后腿,在真实大模型负载下也只是「纸面巨兽」。

从产业格局看,截至 2026 年主流 AI 训练/推理芯片可归为五大阵营:

  • NVIDIA 阵营:以 Blackwell / Blackwell Ultra(B200/GB200/B300/GB300) 为当前主力、Rubin(VR200,HBM4 + NVLink 6 + Vera CPU,2026 H2 规划) 为下一代,配合最成熟的 CUDA 生态,是事实上的行业基准线。护城河不在单卡算力,而在 CUDA + NVLink + NCCL 这套软硬一体全栈。
  • 华为昇腾阵营:以 昇腾 910C(Ascend,达芬奇架构 NPU) 为代表,并用 CloudMatrix CM384 超节点(384 卡光互联)以「系统规模」对标 NVL72,是国产化替代与受限供应链场景的核心选项,软件栈为 CANN + AscendC
  • AMD 阵营:以 MI350 / MI355X(CDNA4,288GB HBM3e、原生 FP4/FP6,2025 H2 量产) 为代表,MI400 + Helios 机架(HBM4,2026 路线) 紧追 Rubin,主打大 HBM 容量与开放生态,软件栈为 ROCm + HIP
  • 云厂自研 ASIC 阵营Google TPU v7(Ironwood,推理为主,单 Pod 9216 芯片)AWS Trainium2(量产)/Trainium3(路线)——大厂用自研芯片为自家云降本,绑定自有框架(JAX/XLA、Neuron)。
  • 推理专精阵营Groq LPU(极低延迟推理)、Cerebras WSE-3(晶圆级、超高吞吐)、Intel Gaudi 3(性价比挑战者)——在特定推理场景以差异化路线切入。

业界信号(截至 2026 年中):选型关键词已从「谁 TFLOPS 大」转向**「FP4 推理性价比 + 机柜级 scale-up 规模 + 生态可迁移性」** 三件套。一方面,FP4(NVIDIA NVFP4、AMD FP4/FP6)成为推理低精度标配,单卡 HBM 普遍迈过 256–288GB(B300、MI350 同档),「显存而非算力往往才是推理真正瓶颈」的判断在 2026 依然成立(呼应 L0.2「显存墙」);另一方面,竞争单位从「单卡」上移到「机柜/超节点」——GB300 NVL72、华为 CM384、AMD Helios 的对决,本质是「谁能把更多卡连成一个低延迟大显存域」。

原理与架构

理解芯片对比,最有效的方式是把每个维度拆开,逐列对齐到同一口径下,再回到「真实负载需要什么」去解读数字。

2.1 大型对比矩阵表(公开 datasheet 口径)

以下数字为公开 datasheet / 厂商路线图量级口径,FP16/BF16 列默认指稠密(dense) 算力,FP8/FP4 列若为稀疏(sparsity)会单独标注。以官方 datasheet 为准,可能随版本变化;Rubin / MI400 为 2026 路线图,数字属官方宣称值。

维度NVIDIA B200NVIDIA B300 (Blackwell Ultra)NVIDIA Rubin VR200⁴昇腾 910CAMD MI355XGoogle TPU v7
架构 / 状态Blackwell(量产)Blackwell Ultra(2025 H2 量产)Rubin(已官宣量产,2026 H2 交付)达芬奇(量产)CDNA4(2025 H2 量产)Ironwood(已发布)
FP16/BF16 (稠密)~2.25 PFLOPS~2.5 PFLOPS 级更高(官方宣称)~800 TFLOPS 类别¹~2.5 PFLOPS 级ASIC 口径不同²
FP4 (推理峰值)~9 PFLOPS(稠密)/ ~18 PFLOPS(稀疏)~15 PFLOPS 级(密集 NVFP4)~50 PFLOPS 级/卡(宣称)以 INT8/FP8 为主³~20 PFLOPS 级(FP4/FP6)推理优化 ASIC
HBM 类型HBM3eHBM3eHBM4HBM3HBM3eHBM
HBM 容量192 GB288 GB~288 GB(宣称)~128 GB 类别¹288 GB192 GB
HBM 带宽8 TB/s~8 TB/s更高(HBM4)~3.2 TB/s 类别¹~8 TB/s高带宽
卡间互联NVLink 5(1.8 TB/s)NVLink 5(1.8 TB/s)NVLink 6(~3.6 TB/s)HCCS / CM384 光互联Infinity Fabric / UALinkICI(TPU 专用)
算子软件栈CUDACUDACUDACANN / AscendCROCm / HIPJAX / XLA

¹ 昇腾 910C 公开 datasheet 细节有限,部分数字为业界推测/类别量级,以华为官方发布为准。 ² Google TPU 为推理优化 ASIC,FLOPS 口径与 GPU 不直接可比;Ironwood 单 Pod 可达 9216 芯片、集群算力达 EFLOPS 级。 ³ 昇腾低精度以 INT8/FP8 为主,FP4 非其当前主流硬件原生路径;跨厂横评需先对齐口径。 ⁴ Rubin VR200 已于 2026 年 6 月官宣进入量产(full production),批量交付自 2026 H2 起;算力/HBM 为官方宣称值,最终规格以正式发布为准。

逐维度解读

  • 算力(FLOPS):2026 的代际差距主要体现在 FP4 推理峰值(B300 ~15 PFLOPS、MI355X ~20 PFLOPS、Rubin 宣称 ~50 PFLOPS/卡),但 FP4 仅适用于推理;训练仍主要看 BF16/FP8。横评时务必对齐精度档位,否则就是拿苹果比橘子。
  • HBM 容量:B300 与 MI355X 同为 288GB,是「装得下大模型 / 长 KV Cache」的第一梯队;Rubin 一代靠 HBM4 进一步抬高带宽天花板。
  • HBM 带宽:对于 memory-bound 的 decode 阶段(生成 token),带宽往往比算力更决定吞吐——这是 2026 推理选型的第一关键。
  • 互联:竞争已上移到机柜级——NVLink 5/6 + NVSwitch(NVL72/NVL144)、华为 CM384 光互联、AMD UALink/Helios,是构建大规模 All-Reduce 域的关键。

2.2 「算力 vs 带宽」决定了芯片擅长什么

一块芯片是「算力型」还是「带宽型」,可用 算术强度(Arithmetic Intensity)阈值 来判定——即 峰值算力(FLOPS) / HBM带宽(Byte/s),单位是 FLOP/Byte。这正是 Roofline 模型的拐点。

这里的关键在于:芯片阈值 = 峰值算力 / 带宽。当负载的算术强度低于芯片阈值时,再高的 TFLOPS 也用不满,瓶颈彻底落在 HBM 带宽上。LLM 的 decode 阶段几乎永远是 memory-bound——这就是为什么 B300 / MI355X 用「大带宽 + 288GB 大容量」直接抢占推理市场。模块 3 的实验会让你亲手把这个阈值算出来。

2.3 各家底层算子编程方案横评

维度NVIDIA CUDA华为 CANN / AscendCAMD ROCm / HIP
编程语言CUDA C++ / PTXAscendC(类 C++)/ TBEHIP C++(语法贴近 CUDA)
核心库cuBLAS / cuDNN / CUTLASS / NCCLACL / aclnn 算子库 / HCCLrocBLAS / MIOpen / RCCL
编译器nvcc / nvrtcCANN 图编译器hipcc(基于 LLVM)
生态成熟度最成熟,框架原生支持国产化场景成熟,需框架适配快速追赶,HIP 可半自动移植 CUDA
迁移成本基准(无需迁移)高(算子需重写为 AscendC,或走 torch_npu 适配)中(hipify 工具可转译大部分 CUDA 代码)
典型入口torch + 自定义 CUDA kerneltorch_npu / MindSpore + AscendCtorch(ROCm 版) + HIP kernel

核心结论:算力数字可以追平,但 软件栈生态成熟度才是真正的护城河。NVIDIA 的优势 80% 来自 CUDA 生态——海量现成 kernel、框架原生支持、调优工具链。昇腾的 CANN + AscendC 在国产化场景已可用,但自定义算子需要重写;AMD 的 HIP 选择「语法贴近 CUDA + hipify 转译」路线,迁移成本最低,是「想跳出 CUDA 又不想全部重写」的折中方案。

动手实践:极简代码实操

实验目标:用纯 CPU 即可跑的 Python 脚本,把各芯片 datasheet 参数录入 dict,自动计算「每 TFLOPS 成本」「带宽算力比(算术强度阈值)」并排序输出,把「看数字」变成「算结论」。产出物:一张排序后的对比表 + 对结果的解读。无需 GPU,纯 CPU 秒级跑完。

3.1 环境准备

# 推荐 Python 3.11;用 uv 或 venv 隔离。本实验仅用标准库,零三方依赖。
python3 -m venv .venv && source .venv/bin/activate
# 无需 pip install 任何包

3.2 代码:芯片参数录入与量化排序

# chip_compare.py —— 纯 CPU 运行,零三方依赖
# 数据为公开 datasheet 量级口径,以官方为准,可能随版本变化。

# 价格为公开市场参考量级(美元),仅用于演示性价比计算口径,非报价。
# 型号与数字为 2026 视角的量级口径,以官方为准。云厂自研 ASIC(如 TPU v7)无
# 公开零售价,不纳入性价比脚本,仅在上方对比矩阵中作为参考。
CHIPS = {
# fp16_tflops, hbm_gb, bw_tbs, link_gbs, tdp_w, price_usd
"B200": dict(fp16=2250, hbm=192, bw=8.0, link=1800, tdp=1000, price=35000),
"B300-Ultra": dict(fp16=2500, hbm=288, bw=8.0, link=1800, tdp=1400, price=45000),
"Ascend-910C": dict(fp16=800, hbm=128, bw=3.2, link=600, tdp=450, price=20000),
"MI355X": dict(fp16=2500, hbm=288, bw=8.0, link=1075, tdp=1400, price=30000),
"MI300X": dict(fp16=1300, hbm=192, bw=5.3, link=896, tdp=750, price=18000),
}

def enrich(name, c):
# 算术强度阈值 = 峰值算力(FLOP/s) / 带宽(Byte/s),单位 FLOP/Byte
# fp16 TFLOPS = 1e12 FLOP/s;bw TB/s = 1e12 Byte/s,故比值可直接用 fp16/bw
ai_threshold = c["fp16"] / c["bw"] # TFLOPS(1e12 FLOP/s) ÷ TB/s(1e12 B/s) 同量纲,直接相除
return dict(
name=name,
fp16=c["fp16"],
hbm=c["hbm"],
bw=c["bw"],
# 每 TFLOPS 成本(美元/TFLOPS):越低越划算
cost_per_tflops=round(c["price"] / c["fp16"], 2),
# 每 GB HBM 成本(美元/GB):推理大模型时更关键
cost_per_gb=round(c["price"] / c["hbm"], 1),
# 算术强度阈值(FLOP/Byte):越低越偏「带宽型」,越擅长 memory-bound 的 decode
ai_threshold=round(ai_threshold, 1),
# 每瓦算力(TFLOPS/W):能效,数据中心 TCO 关键
tflops_per_watt=round(c["fp16"] / c["tdp"], 2),
)

rows = [enrich(n, c) for n, c in CHIPS.items()]

def show(title, key, reverse=True, unit=""):
print(f"\n=== 按 {title} 排序 ===")
for r in sorted(rows, key=lambda x: x[key], reverse=reverse):
print(f" {r['name']:<14} {r[key]:>8}{unit} "
f"(FP16={r['fp16']}TFLOPS, HBM={r['hbm']}GB, BW={r['bw']}TB/s)")

# 1) 性价比:每 TFLOPS 成本,越低越好(升序)
show("每 TFLOPS 成本(越低越划算)", "cost_per_tflops", reverse=False, unit=" $/TFLOPS")
# 2) 每 GB HBM 成本,越低越好(升序)—— 大模型推理选型关键
show("每 GB HBM 成本(推理大模型关键)", "cost_per_gb", reverse=False, unit=" $/GB")
# 3) 算术强度阈值,越低越偏带宽型(升序)
show("算术强度阈值(越低越擅长 decode/memory-bound)", "ai_threshold",
reverse=False, unit=" FLOP/Byte")
# 4) 能效:每瓦算力,越高越好(降序)
show("每瓦算力(能效/TCO)", "tflops_per_watt", reverse=True, unit=" TFLOPS/W")

3.3 运行与观察

python chip_compare.py

你会看到四张排序表。重点解读

  • 每 TFLOPS 成本榜上,国产昇腾与 MI300X 因价格优势往往靠前——这是「性价比替代」逻辑的量化依据。
  • 每 GB HBM 成本榜上,MI300X / B200(192GB)在「装大模型」维度极具优势,呼应「显存才是推理瓶颈」。
  • 算术强度阈值榜上,阈值越低的芯片越擅长 memory-bound 的 decode:把你的真实负载算术强度(如 LLM decode 通常 < 10 FLOP/Byte)与各芯片阈值对比,就能判断「这块卡能不能喂饱」。
  • 每瓦算力榜决定数据中心的 TCO(总拥有成本)——电费与散热在三年周期里常超过卡本身价格。

方法迁移:把 CHIPS 里的 price 换成你拿到的真实采购报价、把 fp16 换成你负载实际用的精度档位,这张脚本就是一个可复用的「选型决策器」。

踩坑预警 (Gotchas)

  • 稀疏 vs 稠密混淆:厂商 PPT 上最大的那个数字,十有八九是含稀疏(with sparsity)口径,稠密算力通常只有一半。横评必须先确认是否「含 sparsity」,否则 NVIDIA 的 FP8 3958(含稀疏)会被误当成稠密值,直接虚高一倍(H100 FP8 稠密值是 1979 TFLOPS)。
  • TF32 ≠ FP16:NVIDIA 的 TF32 总位宽 19-bit(1 符号 + 8 指数 + 10 尾数)的「伪 FP32」——指数范围同 FP32、尾数精度同 FP16,TFLOPS 介于 FP32 与 FP16 之间。看到「TF32 TFLOPS」别直接当 FP16 用——精度档位不同,可比性为零。
  • FP8/FP4 不能用于训练全程:B300 的 ~15 PFLOPS 是 FP4 推理口径,训练主路径仍跑 BF16/FP8。拿推理峰值算训练速度是经典错误
  • 跨厂口径不可比:昇腾的「INT8 TOPS」与 NVIDIA 的「FP8 TFLOPS」定义、稀疏假设都不同,直接比大小是陷阱。先对齐精度与稀疏口径,再比。
  • HBM 容量 ≠ 可用容量:framework 开销、显存碎片、KV Cache 预留会吃掉 10–20%,datasheet 的 192GB 不等于你能全用上。

深入思考

下面三题每题先给题干,再用 <details> 折叠一份图文并茂的参考答案。建议先合上答案自己想 3 分钟,再展开对照。

思考题 1:训练 vs 推理选型决策

你要为一个 70B 模型同时搭建训练集群与推理集群。结合本文的对比矩阵与算术强度阈值,训练集群与推理集群分别应优先看哪几列指标?为什么「训练看算力+互联、推理看 HBM 带宽+容量」会导致两边的最优选型可能是不同的芯片?

展开参考答案(含训练/推理选型分流图 + 算一遍)

结论:训练是 compute-bound 的「大 batch + 全局 All-Reduce」负载,瓶颈在峰值算力与卡间互联;推理(尤其 decode)是 memory-bound 的「逐 token 生成 + 大 KV Cache」负载,瓶颈在 HBM 带宽与容量。两者要看的列不同,最优芯片自然可能分叉——这正是 2.2 节「算术强度阈值」的直接推论。

用算术强度算一遍(呼应 2.2 节阈值判定,数量级估算):

  1. 训练 / prefill:一次前向对一大块 token 做稠密 GEMM,算术强度可达 数百 FLOP/Byte——远高于任何芯片的阈值(B300 ≈ 2500 TFLOPS / 8 TB/s ≈ 312 FLOP/Byte),所以负载落在 Roofline 的算力屋顶下,谁峰值 TFLOPS 高、谁互联快谁赢。70B 训练单卡装不下,必须切分到几十上百卡,All-Reduce 通信量巨大,NVLink 5/6(1.8~3.6 TB/s)或 CM384 光互联直接决定扩展效率。
  2. 推理 / decode:每生成 1 个 token,权重几乎要从 HBM 全量读一遍,但只算极少的 GEMV,算术强度通常 < 10 FLOP/Byte——远低于芯片阈值,落在 Roofline 的带宽屋顶下。此时 312 FLOP/Byte 的算力屋顶根本够不着,吞吐由 HBM带宽 / 每token读取字节数 决定。70B FP8 权重约 70GB,再加长上下文 KV Cache,288GB 容量 + 8 TB/s 带宽的 B300/MI355X 才喂得动。

为什么会分叉:同样一块 288GB 的 B300,训练时你在乎它的 FP8 算力与 NVLink;推理时你在乎它的带宽与容量。但若预算有限,训练侧可能选「算力/互联最强」的旗舰,推理侧反而可选「每 GB HBM 成本更低」的卡(如 MI300X/MI355X,呼应 3.3 节「每 GB HBM 成本」榜)——因为推理用不满算力,多花在 TFLOPS 上的钱是浪费。一句话:训练为算力付费,推理为显存付费,付费对象不同,最优解就分叉。

思考题 2:国产化替代的真实成本

某团队现有一套基于 CUDA 自定义算子的训练代码,需迁移到昇腾 910C 实现国产化。请用 2.3 节的「算子编程横评表」,估算这次迁移的工作量分布——哪些部分(框架层 / 自定义 kernel / 通信原语)改动最大?为什么「算力追平」远不等于「可以无痛迁移」?

展开参考答案(含迁移成本分布图 + 工作量对比表)

结论:迁移成本不是均匀分布的——框架层(PyTorch→torch_npu)改动最小、通信原语(NCCL→HCCL)多为接口替换、真正的成本黑洞是「手写 CUDA 自定义算子→AscendC 重写」这一层。算力追平只解决了「峰值能不能达到」,却没解决「你那套贴着 CUDA 写的 kernel 在昇腾上是否存在、是否调优过」——而后者才是迁移工作量的大头。

工作量分布对比表(量级估算,实际比例随自定义算子占比浮动):

层级CUDA 侧现状昇腾侧对应改动量为什么
框架层PyTorch + 内置算子torch_npu 适配 / MindSpore小(~10%~20%)主流算子已被 CANN 适配,多为换 device、装适配包、跑通
通信原语NCCL(All-Reduce/All-Gather)HCCL(语义对齐)中(~20%)接口基本一一对应,但拓扑、超时、超参需按 HCCS/CM384 重调
自定义 kernel手写 CUDA / Triton / cuBLAS 调用AscendC 重写 + 调优大(~60%~70%)调度哲学从「硬件隐式 warp 掩盖」变「软件显式流水编排」,长尾算子常无现成实现,须逐个手写 + 性能调优

为什么「算力追平」≠「无痛迁移」(呼应 2.3 节核心结论与 L1.1 微架构差异):

  • 算力是峰值,不是落地:910C 标称 ~800 TFLOPS 类别(注:公开 datasheet 有限,以官方为准),但峰值要靠算子把它跑出来。CUDA 侧有 cuBLAS/cuDNN/CUTLASS 几十年沉淀的高度调优 kernel,昇腾侧主流算子覆盖好、长尾/自定义算子需自建——你那段手写 CUDA 在昇腾上「不存在」,得用 AscendC 从零表达 Cube/Vector/Scalar 三单元的显式 set/wait flag 流水。
  • 生态护城河 ≠ 硅性能:NVIDIA 80% 优势来自 CUDA 生态而非单卡算力。迁移成本压在「代码 → 硬件指令」这一跳,而它无法被上层框架完全抽象掉
  • 务实路径:先用 torch_npu 跑通主路径(吃掉框架层红利),再按 profiling 热点逐个把性能关键的自定义算子用 AscendC 重写、对齐精度与稀疏口径,最后调通 HCCL 通信——「先能跑、再调优」,把 60%+ 的预算留给 kernel 这层,才是国产化替代的真实成本模型。

思考题 3:TCO 而非单卡价格

财务给你两个方案:方案 A 用 H100(单卡贵、能效高),方案 B 用某国产卡(单卡便宜、功耗高)。请用脚本里的「每瓦算力」与「每 TFLOPS 成本」,构造一个三年期 TCO 模型(卡价 + 电费 + 散热 + 机柜密度),论证在什么电价/利用率假设下方案 B 反而更贵。给出你的决策边界。

展开参考答案(含 TCO 构成与交叉点图 + 算一遍)

结论:单卡便宜只赢在「卡价」这一项,而三年 TCO 里电费 + 散热常常反超卡价;当国产卡功耗显著更高(每瓦算力更低)时,存在一个「利用率 × 电价」的交叉点——超过它,方案 B 三年总成本反而高于 H100。决策边界 ≈ 让「卡价差」恰好被「三年电费差」抵消的那条线。

用脚本口径算一遍(数量级演示,数字为示意,非报价):

设两块卡都提供同等可用算力,对比单卡三年成本:

方案 A:H100 类方案 B:国产卡
卡价(CapEx)30,000 美元20,000 美元(便宜 10,000 美元)
整卡功耗(含整机均摊)~700 W~1000 W(高 ~300 W)
利用率假设70%70%
年运行小时8760 h8760 h
电价假设0.12 美元/kWh0.12 美元/kWh
  • 方案 B 的三年「多耗电」成本:多 300 W × 70% × 8760 h × 3 年 ≈ 0.3 kW × 0.7 × 8760 × 3 ≈ 5519 度(注意:这已是三年合计电量,不要再乘 3),再 × 0.12 美元/kWh ≈ 662 美元电费
  • 再叠加散热(按数据中心 PUE 余量约 +30%~50%)≈ 额外 200~330 美元;合计 OpEx 差 ≈ 860~1,000 美元
  • 此电价下:卡价省了 10,000 美元,电费+散热只多花约 1,000 美元 → 方案 B 仍更省(净省 ~9,000 美元)。

找决策边界——让电费差抵消卡价差,求临界电价 p

卡价差 10,000 美元 = 多耗电量 × p
5519 度(电,三年合计) × (1 + 0.4 散热余量) ≈ 7726 度
p* = 10,000 / 7726 ≈ 1.29 美元/kWh

决策边界:在 70% 利用率下,当电价超过 ~1.29 美元/kWh 时,方案 B 的三年电费+散热差才吃光 10,000 美元的卡价优势,B 才反而更贵。由于现实电价(哪怕欧洲高电价区也多在 0.2~0.4 美元/kWh)远低于这个临界点,在 70% 利用率下方案 B 几乎总是更省。若利用率拉到 100%(训练集群常年满载),临界电价降到 ~0.91 美元/kWh;若再算上机柜密度(高功耗卡每机柜能塞的卡更少 → 同等算力要更多机柜、供电、运维),交叉点还会更低。所以「单卡便宜」在『低/中利用率 + 常规电价』象限稳稳成立;只有在『常年满载 + 极端高电价 + 机柜受限』的叠加条件下,能效(每瓦算力)才会反超成为 TCO 的主导项——这正是 3.3 节「每瓦算力榜决定 TCO」的量化展开。

延伸阅读

1. 核心 Paper

  • Roofline: An Insightful Visual Performance Model for Multicore Architectures(Williams et al., 2009)— 理解「算术强度阈值」与 memory-bound / compute-bound 划分的理论根基。
  • FP8 Formats for Deep Learning(NVIDIA/Arm/Intel, 2022)— 理解 FP8(E4M3/E5M2)格式定义,看懂为什么各家 FP8 口径不可直接比。

2. 高 Star 仓库与源码必读路径

  • NVIDIA/cutlass — 看 include/cutlass/gemm/ 下的 GEMM 模板,理解 Tensor Core 如何把峰值算力跑出来。
  • ROCm/HIP — 看 hipify 工具源码,理解 CUDA → HIP 的自动转译边界与无法转译的部分。
  • Ascend/pytorch(torch_npu)— 看其算子适配层,理解昇腾如何接入 PyTorch 生态。

3. 优质博客 / 视频

  • NVIDIA、华为昇腾、AMD 三家官方 datasheet / 架构白皮书——所有数字的最终权威来源,定期核对版本。
  • SemiAnalysis 等第三方硬件分析博客——对各家芯片做跨厂口径对齐的独立横评,是校准「PPT 数字」的好参照。

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