华为如何通过灵衢架构与Hi-ONE光引擎解决十万卡集群的互联瓶颈？

在传统计算架构下，服务器之间通信时延相比服务器内部会提升数个数量级，单次通信时延由百纳秒级别上升至几十微秒级别。仿真测算显示，由8卡服务器搭建而成的10万卡集群，芯片间通信开销占全部训练总时长的40%以上。为解决这一瓶颈，华为确立了基于灵衢UnifiedBus与Hi-ONE NPO光引擎的系统级互联方案。

关于技术路线的选择，无论是CPO还是NPO，核心理念均是缩短高速电信号的传输距离，让电信号尽早转换为光信号。CPO技术尝试将光和电的部件集中封装在一起，但光器件和电芯片在材料体系、热与力的敏感度等方面存在很大差别，共封装会带来可靠性、可制造性、可维护性等一系列问题，且CPO的总体拥有成本（TCO）不占优。相比之下，NPO技术既实现了光信号和电信号的近距离握手，又保留了光引擎的独立性，最大程度延续了客户的使用习惯和产业生态。

在具体性能指标上，Hi-ONE产品基于华为自主创新，首创SiN-SOI硅光混合工艺，包括化合物光芯片、硅光芯片等，通过光、机、电、磁、热等要素的均衡设计，实现了单引擎7.2Tbps的传输容量。这是业界首个量产的NPO产品，也是目前行业最大传输能力、唯一实现内置光源的NPO产品。在系统集成度方面，单个昇腾960超节点（4096卡规模）仅需使用5500个Hi-ONE模块，即可替代原本需要的48000颗800G光模块，系统功耗降低超过550千瓦，系统无故障运行时间提升一倍，可用度达到99.8%。

这些底层硬件创新直接转化为集群MFU的显著提升。华为超节点采用一套协议平等连接超节点内部全部组件，支持跨物理服务器统一内存编址，采用“近铜远光”互联方案，使数万颗芯片之间通信具备近线性的带宽与时延。根据马尔可夫实验室仿真数据，采用4K规格超节点搭建的10万卡集群，对比8卡服务器构建的同等规模集群，MFU可以实现2.75倍提升。MFU每提升一个百分点，模型迭代周期即可提前约3天，这对于快速迭代的十万亿参数大模型训练具有决定性意义。