昇騰910 AI芯片技術(shù)全面概述

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華為昇騰910（Ascend 910）是華為基于自研達(dá)芬奇（Da Vinci）架構(gòu)開發(fā)的高性能AI處理器，采用7nm+ EUV先進(jìn)制程工藝，專為人工智能訓(xùn)練場(chǎng)景設(shè)計(jì)。作為Ascend-Max系列旗艦產(chǎn)品，昇騰910在半精度(FP16)下提供256 Tera-FLOPS算力，整數(shù)精度(INT8)算力高達(dá)512 Tera-OPS，同時(shí)功耗控制在310W，能效比顯著優(yōu)于業(yè)界同類產(chǎn)品。

本文介紹昇騰910的技術(shù)架構(gòu)、關(guān)鍵參數(shù)、性能表現(xiàn)及配套軟件生態(tài)，為AI開發(fā)者提供參考。

1. 產(chǎn)品概述

1.1 產(chǎn)品定位

昇騰910是華為全棧全場(chǎng)景AI解決方案的核心算力基礎(chǔ)，主要面向：

數(shù)據(jù)中心AI訓(xùn)練場(chǎng)景

大規(guī)模分布式訓(xùn)練系統(tǒng)

高性能計(jì)算(HPC)與深度學(xué)習(xí)融合應(yīng)用

云服務(wù)AI加速平臺(tái)

1.2 關(guān)鍵特性

超高計(jì)算密度：?jiǎn)涡酒?2個(gè)達(dá)芬奇核心，F(xiàn)P16算力256 TFLOPS

卓越能效比：實(shí)測(cè)功耗310W，低于設(shè)計(jì)規(guī)格350W

全場(chǎng)景支持：與MindSpore框架深度協(xié)同，支持端-邊-云統(tǒng)一架構(gòu)

先進(jìn)制程：7nm+ EUV工藝實(shí)現(xiàn)更高晶體管密度

安全可信：內(nèi)置模型保護(hù)機(jī)制，支持隱私計(jì)算

2. 技術(shù)規(guī)格

2.1 硬件參數(shù)

表：昇騰910關(guān)鍵硬件規(guī)格

2.2 計(jì)算架構(gòu)

昇騰910采用創(chuàng)新的達(dá)芬奇3D Cube架構(gòu)，核心計(jì)算單元包括：

3D Cube矩陣乘法單元：

單周期完成4096次乘加運(yùn)算

相比CPU/GPU有兩個(gè)數(shù)量級(jí)的提升

32個(gè)Cube引擎并行工作，提供256TFLOPS算力

向量計(jì)算單元(Vector)：

支持豐富的定制計(jì)算指令

處理非矩陣類運(yùn)算任務(wù)

覆蓋各種基本計(jì)算類型

標(biāo)量計(jì)算單元(Scalar)：

功能相當(dāng)于精簡(jiǎn)CPU核

負(fù)責(zé)程序流控制、分支判斷

處理基礎(chǔ)算術(shù)運(yùn)算

這種異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算任務(wù)的高效分工，使昇騰910能夠自主完成整個(gè)AI訓(xùn)練流程，最小化與Host的交互。

3. 性能表現(xiàn)

3.1 基準(zhǔn)測(cè)試

在典型AI訓(xùn)練任務(wù)中，昇騰910表現(xiàn)出色：

ResNet50訓(xùn)練：與主流訓(xùn)練單卡+TensorFlow相比，性能提升近2倍（圖片處理從965張/秒提升至1802張/秒）

算力效率：實(shí)際算力完全達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)格，功耗低于預(yù)期

計(jì)算密度：遠(yuǎn)超NVIDIA Tesla V100和Google TPU v3

3.2 集群性能

華為基于昇騰910構(gòu)建的Ascend集群：

單集群包含1024顆昇騰910

總算力達(dá)到256P（Peta-FLOPS）

大幅超越NVIDIA DGX2和Google TPU集群性能

4. 軟件生態(tài)

4.1 全場(chǎng)景AI框架

昇騰910與華為自研的MindSpore框架深度協(xié)同，提供：

開發(fā)效率提升：核心代碼量減少20%，整體效率提升50%

自動(dòng)微分：采用Source 2 Source方式實(shí)現(xiàn)，優(yōu)于傳統(tǒng)圖優(yōu)化方法

分布式訓(xùn)練：自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多機(jī)混合并行，無(wú)需手動(dòng)切分模型

隱私保護(hù)：通過(guò)梯度/模型信息協(xié)同而非原始數(shù)據(jù)傳遞

4.2 算子庫(kù)與工具鏈

CANN算子庫(kù)：提供高性能AI算子，開發(fā)效率提升3倍

TensorEngine：統(tǒng)一DSL接口，支持自動(dòng)算子優(yōu)化與生成

ModelArts：機(jī)器學(xué)習(xí)PaaS平臺(tái)，日均訓(xùn)練作業(yè)超4000個(gè)

5. 應(yīng)用場(chǎng)景

昇騰910適用于多種AI計(jì)算場(chǎng)景：

大規(guī)模模型訓(xùn)練：

支持千億參數(shù)級(jí)模型訓(xùn)練

適合NLP、CV等前沿AI研究

云端AI服務(wù)：

華為云EI服務(wù)基礎(chǔ)算力

提供59種AI服務(wù)、159項(xiàng)功能

行業(yè)智能：

醫(yī)療影像分析

金融風(fēng)控建模

工業(yè)質(zhì)檢等專業(yè)領(lǐng)域

科學(xué)計(jì)算：

分子動(dòng)力學(xué)模擬

氣候預(yù)測(cè)等HPC場(chǎng)景

6. 產(chǎn)品路線圖

1.?第一代昇騰（2018-2020）

昇騰310：面向邊緣推理場(chǎng)景，采用12nm工藝，INT8算力16 TOPS，功耗8W，主打低延遲推理（如攝像頭、車載設(shè)備）。

昇騰910：首款數(shù)據(jù)中心級(jí)訓(xùn)練芯片，7nm工藝，F(xiàn)P16算力256 TFLOPS，功耗310W，支持華為全棧AI生態(tài)（MindSpore、ModelArts）。

2.?第二代昇騰（2021-2023）

昇騰910B：7nm+ EUV工藝優(yōu)化，F(xiàn)P16算力提升至376 TFLOPS，支持更高效的大模型訓(xùn)練，適配華為云昇騰AI云服務(wù)。

昇騰310B：邊緣端升級(jí)版，支持多模態(tài)推理（視覺、語(yǔ)音），集成輕量級(jí)MindSpore Lite框架。

3.?第三代昇騰（2024-2025）

昇騰910C：用于CloudMatrix 384超節(jié)點(diǎn)集群，單節(jié)點(diǎn)集成384顆芯片，支持萬(wàn)億參數(shù)大模型訓(xùn)練，顯存帶寬優(yōu)化至3TB/s以上。

昇騰320：面向邊緣計(jì)算的下一代芯片，5nm工藝，能效比提升50%，支持端-邊-云協(xié)同推理。

4.?未來(lái)規(guī)劃（2026+）

昇騰920：預(yù)計(jì)采用3nm工藝，F(xiàn)P16算力目標(biāo)突破1 PFLOPS，支持FP8精度和動(dòng)態(tài)稀疏計(jì)算，適配MoE架構(gòu)大模型。

2025年推出CloudMatrix 384超節(jié)點(diǎn)集群，基于昇騰910C芯片，單集群算力達(dá)百P級(jí)（Peta-FLOPS），支持30天不間斷訓(xùn)練，故障恢復(fù)時(shí)間<10分鐘；用于DeepSeek等千億級(jí)大模型訓(xùn)練、多模態(tài)長(zhǎng)序列處理。

7. 技術(shù)優(yōu)勢(shì)總結(jié)

算力領(lǐng)先：FP16算力256 TFLOPS，超越同期競(jìng)品50-100%

能效優(yōu)異：310W實(shí)際功耗，能效比達(dá)業(yè)界最佳水平兩倍

架構(gòu)創(chuàng)新：3D Cube設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)超高計(jì)算密度

全棧協(xié)同：與MindSpore深度優(yōu)化，發(fā)揮硬件最大潛能

場(chǎng)景覆蓋：支持從云端到邊緣的全場(chǎng)景AI部署

8. 術(shù)語(yǔ)介紹&解釋

8.1 術(shù)語(yǔ)表

達(dá)芬奇架構(gòu)：華為自研的異構(gòu)AI計(jì)算架構(gòu)

3D Cube：專為矩陣運(yùn)算優(yōu)化的三維計(jì)算單元

MindSpore：華為全場(chǎng)景AI計(jì)算框架

CANN：華為AI算子庫(kù)

8.2 測(cè)試環(huán)境

測(cè)試平臺(tái)：華為Atlas 900 AI訓(xùn)練集群

對(duì)比系統(tǒng)：NVIDIA DGX-2 with Tesla V100

基準(zhǔn)模型：ResNet50、Transformer等

下載鏈接：

「重磅合集」

1、《70+篇半導(dǎo)體行業(yè)“研究框架”合集》

2、《56+份智能網(wǎng)卡和DPU合集》

3、《14份半導(dǎo)體“AI的iPhone時(shí)刻”系列合集》

4、《21份走進(jìn)“芯”時(shí)代系列深度報(bào)告合集》

5、《800+份重磅ChatGPT專業(yè)報(bào)告》

6、《92份GPU技術(shù)及白皮書匯總》

7、《11+份AI的裂變時(shí)刻系列報(bào)告》

8、《3+份技術(shù)系列基礎(chǔ)知識(shí)詳解（星球版）》

9、《12+份Manus技術(shù)報(bào)告合集》

10、《100+份AI芯片修煉合集》

11、《60+份AI Agent技術(shù)報(bào)告合集》?

《100+份AI芯片技術(shù)修煉合集》

《300+份DeepSeek技術(shù)報(bào)告合集》

《42篇半導(dǎo)體行業(yè)深度報(bào)告&圖譜（合集）

亞太芯谷科技研究院：2024年AI大算力芯片技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)

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