【為GPU加速器打造開放的高效能I/O通道】UALink：GPU互連傳輸架構新標準

歷經大約1年的規格制定工作後，由多家晶片、網通與雲端服務大廠組成的UALink聯盟，於2025年4月發表UALink（Ultra Accelerator Link）1.0版規範，讓這項討論已久的開放式加速器晶片互連I/O架構，終於正式問世。

UALink聯盟成立於去年5月，成員包括AMD與Intel兩大晶片廠商，加上Broadcom、Cisco兩大網通廠商，還有Google、HPE、Meta與微軟等雲端大廠，阿里雲、蘋果與Synopsys也於2025年1月加入，理事會加上貢獻者成員超過65家（但Broadcom已退出UALink理事會，降為一般貢獻者成員）。聯盟的宗旨是建立一個開放的GPU加速器互連I/O規範，為AI伺服器與叢集中的加速器，提供高速、低延遲的I/O連結架構，以對抗Nvidia的NVLink技術。

Nvidia當前在GPU加速器市場上的「霸業」，不僅是建立在GPU本身，還包括完整的周邊應用架構，NVLink便是維繫Nvidia「霸業」的「護城河」之一，Nvidia可以透過這套專屬的高速I/O架構，讓大量GPU彼此互連，建構出超大規模、超高密度的GPU運算環境。

單論個別GPU的運算效能規格，AMD與Intel的GPU往往不亞於Nvidia，部分特性甚至猶有過之，然而，現實環境大多需要多GPU協同運作，此時就會暴露出AMD與Intel各自的GPU互連I/O架構（如AMD的Infinity Fabric，與Intel的Xe Link），連結能力與頻寬不如NVLink的問題，尤其是在跨GPU伺服器節點的情況下，連結的GPU數量越多，差距也越顯著。

而UALink便是「非Nvidia陣營」抗衡NVLink的解決方案。UALink最吸引人之處，是在Nvidia獨家專屬的NVLink技術之外，提供一套替代的開放式GPU互連I/O架構方案，還有多供應商參與帶來的通用性與成本效益。

UALink基本架構
UALink可為GPU伺服器提供近距離的GPU直連傳輸通道，透過UALink交換器的介接，允許最多1,024個GPU加速器彼此互連，構成一個縱向擴展（Scale-Up）Pod單元。圖片來源／UALink Consortium

與NVLink的規格對比

目前發布的UALink 1.0版規範，是基於乙太網路實體層的200G規格，可提供每通道100 Gb/s或200 Gb/s的傳輸速率，考慮到編碼與糾錯的損耗，實際信號速率為212.5 GT/s，可以1、2、4條通道組成1個鏈結（Link），在4通道下可提供800 Gb/s的資料傳輸頻寬（也就是100 GB/s，雙向為200 GB/s）。而透過UALink交換器（UALink Switch，ULS）的介接，可讓最多1,024個GPU加速器互連，組成1個縱向擴展（Scale-Up）的AI Pod單元。

與NVLink相比，UALink 1.0的單一通道傳輸頻寬更高，GPU互連規模更大，但個別GPU所能獲得的總傳輸頻寬，則較為遜色。

NVLink 4.0與5.0的每通道基本傳輸頻寬為100 Gb/s與200 Gb/s（與UALink 1.0相同），但只以2條通道組成1個鏈結（Link），每個傳輸鏈結頻寬為50 GB/s與100 GB/s（雙向），不如UALink的200 GB/s。

但NVLink 4.0與5.0可為每個GPU提供18個鏈結，一共36條傳輸通道，每個GPU能獲得最大900 GB/s與1800 GB/s的總傳輸頻寬（雙向）。相較下，UALink 1.0只能為每個GPU提供800GB/s的總傳輸頻寬（雙向）。

不過，在GPU互連規模方面，則是UALink 1.0佔上風，允許最多1,024個GPU互連。而NVLink搭配NVLink Switch，允許直連的GPU數量為576個。

目前看來，UALink 1.0的能力大致介於NVLink 4.0與NVLink 5.0之間，已有競爭能力，但產品推出時間是一弱點。

預期第一批支援UALink 1.0的產品，要等到2026到2027年間才會推出，AMD與Intel 的GPU加速器，以及Astera Labs、Broadcom的交換器都將支援，但屆時Nvidia很可能也會推出新一代的NVLink 6.0，再次在效能規格上將UALink拋開。