導(dǎo)語

在OFC 2026期間，曦智科技接受了Semiconductor Engineering的專訪，探討了AI數(shù)據(jù)中心三大擴(kuò)展策略——縱向擴(kuò)展（Scale-up）、橫向擴(kuò)展（Scale-out）和跨數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展（Scale-across）。

以下內(nèi)容編譯自Semiconductor Engineering，點(diǎn)擊“閱讀原文”查看完整文章內(nèi)容。

隨著當(dāng)今數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載，尤其是 AI 和 HPC 工作負(fù)載，持續(xù)突破單機(jī)架或單個(gè)數(shù)據(jù)中心在物理空間、供電能力和架構(gòu)上的限制，數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)展方式正日益受到重視。

縱向擴(kuò)展（Scale-up）通常指單機(jī)架內(nèi)的擴(kuò)展；橫向擴(kuò)展（Scale-out）則是指同一數(shù)據(jù)中心內(nèi)的跨機(jī)架擴(kuò)展；當(dāng)單個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)可調(diào)度的資源仍不足時(shí)，才進(jìn)一步走向跨數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展（Scale-across） 。

縱向擴(kuò)展主要追求更低延遲，橫向擴(kuò)展則更關(guān)注抖動(dòng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸波動(dòng)。在跨數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展中，其面臨的問題總體上更接近橫向擴(kuò)展，但由于長(zhǎng)距離傳輸場(chǎng)景下對(duì)抖動(dòng)和擁塞的處理方式會(huì)有所不同，因此通常被單獨(dú)作為一類來討論。

縱向擴(kuò)展（Scale-up）:

讓GPU集群對(duì)外表現(xiàn)得更像一個(gè)大型處理器

縱向擴(kuò)展的核心思路是將計(jì)算資源（主要是GPU）匯聚在一起，讓它們整體上像一個(gè)大型處理器那樣工作，而不是一堆小型處理器的簡(jiǎn)單堆疊。

關(guān)鍵特征

首要優(yōu)化指標(biāo)是延遲；

采用內(nèi)存語義——所有處理器看到統(tǒng)一的內(nèi)存空間；

資源配置通常是靜態(tài)的，在啟動(dòng)時(shí)完成；

在縱向擴(kuò)展的短距離場(chǎng)景下，銅纜仍是可行選擇；但當(dāng)互連距離進(jìn)一步拉長(zhǎng)時(shí)，光互連將成為實(shí)現(xiàn)高速互連和大規(guī)模擴(kuò)展的必要手段。

橫向擴(kuò)展（Scale-out）：

從其他機(jī)架調(diào)動(dòng)資源

關(guān)鍵特征

首要優(yōu)化指標(biāo)是報(bào)文傳輸抖動(dòng)（packet jitter）；

采用RDMA（遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問）語義，而非內(nèi)存語義；

資源會(huì)在計(jì)算過程中按需動(dòng)態(tài)分配和釋放；

在更長(zhǎng)距離互連場(chǎng)景下，光互連正變得越來越關(guān)鍵。

在橫向擴(kuò)展場(chǎng)景中，以太網(wǎng)目前占據(jù)主導(dǎo)地位。NVIDIA也推出了面向AI分布式計(jì)算負(fù)載的以太網(wǎng)方案，以適配那些已經(jīng)大規(guī)模部署了以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的用戶。

縱向擴(kuò)展跨出單機(jī)架：

不同國家下的連接需求差異

作為一家全球化公司，曦智科技在不同國家觀察到了各不相同的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)需求。公司高級(jí)產(chǎn)品戰(zhàn)略副總裁Maurice Steinman在采訪中分享了他的見解。

在中國，由于單節(jié)點(diǎn) GPU 性能受限，為獲得同等集群算力，Scale-up域可能需要擴(kuò)展到兩到三個(gè)機(jī)架。這意味著跨機(jī)架通信往往不再保持一跳（one-hop），而可能需要經(jīng)過兩級(jí)交換，但這是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)算力的必要折中。

在日本，情況類似，但原因不同：?jiǎn)螜C(jī)架可獲得的功率預(yù)算提升較慢，機(jī)架供電能力受限。為了達(dá)到目標(biāo)集群性能，往往需要部署更多機(jī)架。文章同時(shí)援引Peter Judge在Uptime Intelligence的信息稱，日本正推進(jìn)面向數(shù)據(jù)中心的新能效法規(guī)，預(yù)計(jì)將于 2026年4月起實(shí)施。

跨數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展（Scale-across）：

當(dāng)單個(gè)數(shù)據(jù)中心已無法滿足目標(biāo)規(guī)模需求

當(dāng)單個(gè)數(shù)據(jù)中心在資源、功率或容量上已無法承載目標(biāo)規(guī)模工作負(fù)載時(shí)，就需要把不同地理位置的數(shù)據(jù)中心連接起來，以支撐同一個(gè)工作負(fù)載跨數(shù)據(jù)中心運(yùn)行。

跨數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展在機(jī)制上與橫向擴(kuò)展較為接近，但由于距離進(jìn)一步拉長(zhǎng)，擁塞處理所采用的算法和方法會(huì)發(fā)生變化。可以把它理解為更長(zhǎng)距離下的橫向擴(kuò)展。

不同數(shù)據(jù)中心，不同實(shí)現(xiàn)方式

每個(gè) AI 數(shù)據(jù)中心都會(huì)采用這些擴(kuò)展策略，但具體實(shí)現(xiàn)方式往往并不相同。

需要注意的是，這些描述針對(duì)的是當(dāng)下的網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心實(shí)踐，并不意味著這些定義是固定不變的。

受不同國家約束條件影響，縱向擴(kuò)展與橫向擴(kuò)展之間的邊界已經(jīng)開始出現(xiàn)模糊；隨著數(shù)據(jù)中心的持續(xù)演進(jìn)，縱向擴(kuò)展、橫向擴(kuò)展與跨數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展之間的邊界也可能進(jìn)一步模糊。