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华为+DeepSeek推理性能创新高!技术报告也公布出来了

作者:小编 点击: 发布时间:2025-05-20 00:11

  

华为+DeepSeek推理性能创新高!技术报告也公布出来了(图1)

  华为昇腾在超大规模MoE模型推理部署上取得了创新高的性能,全面超越英伟达Hopper架构。

  2.为此,华为昇腾采用了“以数学补物理”的方法,通过数学理论、工具、算法和建模等方式,实现芯片和系统能力的最大化发挥。

  3.除此之外,华为昇腾还将全面开源,包括技术报告和相关代码,以推动人工智能的发展。

  5.通过一系列优化技术,如投机推理引擎、通信优化和算子优化等,昇腾实现了高吞吐量、低时延的推理性能。

  不仅是“英伟达含量为0”这么简单,更是性能全面超越英伟达Hopper架构!

  之所以能够这般,是因为华为昇腾所采取的“以数学补物理”——这种通过数学理论、工具、算法和建模等方式,来弥补硬件和工艺的局限性,实现最大化发挥芯片和系统能力效果。

  不仅已经将昇腾在超大规模MoE模型推理部署的技术报告分享了出来,在一个月时间内,还会把实现这些核心技术的相关代码也都会陆续开源出来。

  推理能力不仅是大模型能力的“试金石”,各大企业已从 “拼模型参数” 转向 “拼推理效率”:

  谁能让大模型在实际应用中跑得更快、更稳、更省资源,谁就能在商业化浪潮中抢占先机。

  然而,以6710亿参数的DeepSeek V3为例,这类超大规模MoE模型虽然强大,却给硬件带来三大 “成长烦恼”:

  一个模型包含257个专家,每个专家 “体重” 2.5G,普通64GB内存的AI硬件根本 “扛不动”,必须依赖集群协作。

  专家分布在不同芯片上,数据传输耗时甚至超过计算时间,就像团队成员频繁开会沟通,效率大打折扣。

  例如 “多头隐式注意力机制(MLA)” 虽然压缩了数据空间,却导致中间变量激增,对芯片的计算能力提出更高要求。

  面对这些挑战,华为团队从算子、模型和框架三方面入手,基于昇腾硬件特性,开发了一整套面向集群的大规模专家并行解决方案。

  在硬件部署上,华为团队根据不同硬件配置——CloudMatrix 384超节点和Atlas 800I A2推理服务器,针对性地采取了不同的部署优化策略。为解耦Prefill和Decode阶段的时延约束,昇腾采用PD分离部署方式。

  在框架侧,昇腾基于vLLM框架,适配DP和EP等多种并行策略,通过Prefill调度分桶、灵衢互联与分层传输等技术来降低调度开销,优化请求下发、调度策略等环节,提升系统性能。

  在模型方面,昇腾采用A8W8C16量化策略,其中A8W8使用INT8,C16使用BF16,并针对不同机型进行差异化部署。

  针对CloudMatrix 384超节点,其强大的组网能力大幅降低了通信耗时,释放了昇腾芯片的算力。

  团队采用大规模EP并行部署,Prefill使用16卡,Decode使用144卡,其中128卡部署路由专家,16卡部署共享专家,MLA部分采用DP部署。

  尽管存在时延约束、带宽抢占、调度开销、负载不均等因素影响,最终在50ms时延下,单卡decode吞吐达到1920 Token/s。

  针对机群规模较小但部署更加灵活的Atlas 800I A2服务器,华为团队采用多节点互联的方式进行部署。

  作为示例,华为团队使用2机16卡进行Prefill,4机32卡进行Decode,每卡部署8个路由专家和1个共享专家,MLA部分采用DP并行,并针对性地使用在真实负载下性能更优的AllGather/ReduceScatter的通信方案。

  通过各种策略优化,在100ms时延下,单卡吞吐达到808 Tokens/s。

  在推理框架优化方面,针对高并发场景下单点API Server这一性能瓶颈,华为团队设计了API Server横向扩展方案,采用水平扩展技术提升框架的请求响应能力,显著降低用户请求延迟并提高整体服务吞吐量(QPS)。

  针对MoE模型中的负载不均问题,基于动态调整专家部署与缩小通信域、热专家冗余部署、实时调度与动态监控机制等核心技术,降低显存占用的同时实现动态负载均衡。

  在投机推理技术的工程化应用中,如何将其从小批量低时延场景扩展至高吞吐量场景,是行业面临的共性难题。

  华为团队基于昇腾芯片高计算带宽比的硬件特性,提出FusionSpec投机推理引擎,针对性优化多Token预测(MTP)场景下的推理性能:

  将投机模型后置於主体模型,直接复用主体模型的输出结果与控制参数,大幅减少框架耗时,完美适配参数-数据分离(PD 分离)的分布式部署架构;

  对投机推理场景中的框架和算子优化实现了轻量步间准备,适配多核并行的全异步框架。

  首先,针对主流张量并行(TP)方案中AllReduce通信的固有缺陷(通信次数多、数据量大、冗余计算显著),华为团队推出FlashComm通信方案,通过集合通信逻辑重构与算子位置编排,实现低比特、低维度数据通信,在降低通信时延的同时消除冗余计算,最终实现25%通信量的降低和10%推理性能的提升。

  其次,在FlashComm基础上,团队进一步提出层内并行转换方案,针对Prefill阶段的MLA层,通过张量并行(TP)与数据并行(DP)的灵活转换,消除节点内卡间求和Kaiyun平台官方操作,并利用网络低维特性与量化技术压缩通信数据量,显著降低跨卡通信时延,为大模型分布式推理提供更高效的通信支撑。

  通过Gate函数计算与AllGather通信的解耦,结合共享专家的数据并行(DP)策略,利用昇腾多流机制实现计算与通信的并发执行,最大化硬件利用率;

  针对DeepSeek模型的量化场景,将激活值与scale的传输任务并行处理,在不增加带宽压力的前提下掩盖小数据量通信的启动开销;

  利用通信阶段HBM带宽低占用特性,提前将后续算子权重预取至缓存,降低计算阶段的数据搬运开销,实测MLA层计算性能提升10%。

  最后,就是在算子方面的优化了。华为团队通过以数学补物理,发展了一系列的优化技术。

  算法重构:提出AMLA算法,通过二进制编码与存内计算,将乘性计算转换为加性等价形式,直接在全局内存完成输出更新,减少数据搬运耗时;

  缓存策略:通过L1/L2缓存精细化管理与K-buffer流水排布,提升缓存命中率与计算效率,实现张量计算与向量计算的相互掩盖;

  前序算子融合:在Prefill与Decode阶段分别采用双流并发与算子融合技术,结合权重预取、分块策略及定制指令集优化,构建端到端高效计算链路。

  通算融合算子:针对EP部署模式下MoE专家的跨卡调度难题,设计MoeDistributeDispatch/Combine算子,通过 Token 粒度的流水排布与内存语义通信技术,将通信与计算并行化,减少卡间同步开销;

  SMTurbo-CPP技术:针对小数据量通信效率问题,通过读写混合、聚合流水等硬件并发技术,提升AllToAll(v)算子的吞吐能力,降低Dispatch/Combine场景时延;

  细粒度分级流水算法:基于Atlas 800I A2组网特性,实现节点内/节点间的集合通信并发执行,大幅提升集群环境下的带宽利用率。

  在使能MTP进行推理加速的情况下,由于不同测试数据集和业务场景的MTP接受率不同,性能测试结果会有比较大的偏差。因此在计算时延和吞吐的时候默认按照70%接受率来折算。

  在Prefill上的测试方法是,单batch输入序列长度为2K/1K,通过拼batch的方式拼成一共16K序列。对于序列长度是2K,共8 batch拼成一共16K序列的场景,端到端耗时为631ms,卡均吞吐为1622 Tokens/s。

  在2025年4月,硅基流动联合华为云基于CloudMatrix 384超节点昇腾云服务和高性能推理框架SiliconLLM,用大规模专家并行最佳实践正式上线。

  而也正如我们刚才提到的,昇腾在超大规模MoE模型推理部署的技术报告分享了出来了,想要更深入了解的小伙伴,可以在文末链接中自取哦~

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