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显存带宽 vs 容量:推理瓶颈的一体两面

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Industry Research Team

买推理卡时,"显存多大"和"带宽多快"是两个经常打架的问题。有人为了 192GB 大容量牺牲带宽,有人反过来。要选对,得先弄清它们各自卡住的是哪一段。

解码阶段:带宽为王​

大模型自回归解码时,每生成一个 token 都要把全部权重从显存读一遍。以 70B 模型 FP16 部署为例,权重约 140GB;H100 的显存带宽 3.35TB/s,意味着单个解码步的理论下限约 42 毫秒,对应单流不超过约 24 tokens/s。此时矩阵运算本身只占极小一部分时间——算术强度太低,大量算力单元处于"等数据"状态。

这就是为什么推理被称为带宽受限负载:加多少 FLOPS 都没用,瓶颈在搬运。大 batch 是经典的缓解手段——一批请求共享同一次权重读取,把每次搬运摊给更多 token,算术强度随之上升,系统逐渐转向算力受限。代价是排队延迟变长,吞吐与延迟开始互相拉扯。

容量:决定"装得下多少并发"​

带宽决定单条请求跑多快,容量则决定同时服务多少条请求。显存里要同时放下三样东西:模型权重、KV Cache(随并发数与上下文长度线性增长)、以及运行时开销。70B FP16 权重约 140GB,在 80GB 的 H100 上单卡放不下,只能拆两卡或量化到 4bit;而 KV Cache 在长上下文场景下动辄吃掉几十 GB,直接挤压可用的并发额度。

容量不足时只能做模型切分,切分带来的通信开销进一步拉低有效带宽;带宽不足时则只能降速。两者都会触发,只是触发条件不同:小模型高并发先撞容量,大模型单流先撞带宽。

主流规格对照​

芯片显存容量显存带宽同代定位
H100 80GB80GB3.35TB/sHopper 基线
H200141GB4.8TB/s同款计算芯片,纯内存升级
AMD MI300X192GB5.3TB/s大容量路线
AMD MI325X256GB6TB/s容量再加码(据公开规格)
NVIDIA B200192GB8TB/s带宽与容量双升级

H200 是最直观的案例:它与 H100 用同一颗计算芯片,算力完全相同,仅把 HBM3 换成更大更快的 HBM3e,推理收益却立竿见影——因为负载本来就卡在内存子系统上。这也是选型时"同算力不同内存配置、价差悬殊"现象的根源。

实操建议​

先定义业务形态,再定侧重:单流低延迟(对话、Agent)优先带宽,够用的容量即可;高并发吞吐(批量 API)优先容量,用大 batch 摊薄权重读取;长上下文服务两者都要,容量缺口考虑 KV 量化与分层卸载。最后提醒一句:带宽和容量都是理论值,实际有效带宽受访存模式与软件栈影响很大,选型前务必用自家模型和框架实测一遍。