NVIDIA Blackwell AI GPU架构 | AI生成和翻译
NVIDIA Blackwell GPU 架构
NVIDIA Blackwell GPU 架构是英伟达开发的第九代图形处理器架构，继承霍珀（Hopper）和艾达·洛夫莱斯（Ada Lovelace）微架构。该架构于2024年3月发布并于2025年全面投产，被专门设计为“AI工厂的引擎”，旨在为下一代加速计算提供动力，特别面向生成式AI、大语言模型和超大规模AI推理。Blackwell通过前所未有的计算性能、能效和可扩展性，可处理万亿参数模型，成为AI超级计算机、数据中心和专业工作站的基石。
核心特性
- 第二代Transformer引擎：专为AI工作负载定制的张量核心，支持4位浮点（FP4）等新精度格式，在保持精度的同时实现模型规模与速度提升最高达2倍，特别适合大语言模型与专家混合模型。
- 机密计算：基于硬件的安全技术，在训练和推理过程中保护敏感数据与模型，吞吐性能接近非加密模式，包含可信执行环境并支持安全联邦学习。
- 第五代NVLink：高速互连技术最高支持576个GPU，在72GPU集群（NVL72）中实现130TB/s带宽，构建无缝多GPU集群。
- 解压缩引擎：高速处理LZ4、Snappy等格式，加速数据分析工作负载（如Apache Spark），并连接海量内存池。
- 可靠性服务引擎：基于AI的预测性维护，实时监测硬件健康状态，预测故障并最大限度减少停机时间。
- Blackwell Ultra张量核心：相比标准Blackwell GPU，注意力层处理速度提升2倍，AI浮点运算性能提升1.5倍。
技术规格
- 晶体管数量：单GPU集成2080亿晶体管，采用台积电定制4NP制程工艺
- 芯片设计：两个光罩极限尺寸芯片通过10TB/s芯片互连链路结合，构成统一GPU
- 内存与带宽：机架级系统最高支持30TB高速内存，与NVIDIA Grace CPU间建立900GB/s双向链路
- 互连技术：NVLink交换芯片实现1.8TB/s多服务器扩展，FP8精度下带宽效率提升4倍
性能亮点
- 相较前代霍珀架构系统（如GB300 NVL72配置），AI计算性能提升最高达65倍
- 万亿参数大语言模型实时推理速度较霍珀架构提升30倍
- 多GPU配置中GPU吞吐量提升9倍，训练与推理能效提升25倍
- 投资回报示例：价值500万美元的GB200 NVL72系统可通过AI推理产生7500万美元的令牌收益
应用场景
Blackwell架构在以下领域表现卓越：
- 生成式AI与深度学习（例如百亿亿次规模模型的训练/推理）
- 数据分析、数据库查询与视觉计算
- 安全AI工作流、代理型AI及设计工程中的物理仿真
- 创作者与研究人员的高性能桌面计算
核心产品
- GB200/GB300 NVL72：机架级AI超级计算机，集成36颗Grace CPU与72颗Blackwell GPU，支持大规模推理
- DGX SuperPOD/Station/Spark：可扩展AI基础设施、桌面设备与紧凑型超级计算机
- HGX B300：增强型AI推理平台，提供更高计算能力与内存配置
- RTX PRO 5000/6000 Blackwell：专业工作站GPU，支持专业图形渲染与AI加速
Blackwell架构标志着AI硬件的重大飞跃，推动系统从以训练为核心转向支持行星级规模的高效实时推理。
参考来源