AI 基礎設施的軍備競賽正以前所未有的速度升級。谷歌最新發布的下一代張量處理單元（TPU）平台 Ironwood，以其驚人的性能飛躍，再次推高了這場競賽的門檻。
根據谷歌在 Hot Chips 2025 大會上披露的信息，其第七代 TPU 架構 Ironwood 在核心性能上實現了指數級增長，單顆 Ironwood 芯片的峯值算力高達 4614 TFLOPs。與谷歌 2022 年推出的 TPU v4 相比，Ironwood 的單芯片算力提升了超過 16 倍；即便是與去年發佈的 TPU v5p 相比，也增長了近 10 倍。
<img class=" wscnph" src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/6cedefb8-e2b9-40ba-97d8-9526e3a18eb7.png?x-oss-process=image/auto-orient,1/interlace,1/resize,w_1440,h_1440/quality,q_95/format,jpg" width="1024" height="568" original-src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/6cedefb8-e2b9-40ba-97d8-9526e3a18eb7.png"/>
Ironwood 的發佈不僅是單個芯片的革新，更是一套完整的、旨在實現極致擴展性的系統級解決方案。谷歌同時公佈了圍繞該芯片構建的機架、網絡互連和冷卻系統，展示了其將尖端算力轉化為大規模、高效率生產力的全棧能力。
<h2>性能飛躍：單芯片算力提升超 16 倍</h2>
谷歌此次公佈的數據清晰地展示了其 TPU 平台性能的演進路線。具體來看，Ironwood 的單芯片峯值算力達到 4614 TFLOPs，並配備了 192 GB 的高帶寬內存（HBM），帶寬高達 7.4 TB/s。與之對比，2022 年發佈的 TPU v4 單芯片算力為 275 TFLOPs，配備 32 GB HBM，帶寬為 1.2 TB/s。而 2023 年推出的 TPU v5p，單芯片算力為 459 TFLOPs，配備 95 GB HBM，帶寬為 2.8 TB/s。
<img class=" wscnph" src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/42cd1450-46d4-48cd-b792-8cbd867ed549.png?x-oss-process=image/auto-orient,1/interlace,1/resize,w_1440,h_1440/quality,q_95/format,jpg" width="1024" height="578" original-src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/42cd1450-46d4-48cd-b792-8cbd867ed549.png"/>
從 TPU v4 到 Ironwood，谷歌在短短數年內將單芯片算力提升了一個數量級以上，這反映了 AI 模型對計算需求的爆炸性增長，以及芯片設計廠商為滿足這一需求所做的努力。
在超級計算集羣（Superpod）層面，一個 Ironwood Superpod 將包含 9216 顆芯片，規模相較於前幾代產品進一步擴大。
<img class=" wscnph" src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/59f08127-86f8-4ebd-a9ee-06b07040ee34.png?x-oss-process=image/auto-orient,1/interlace,1/resize,w_1440,h_1440/quality,q_95/format,jpg" width="1024" height="567" original-src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/59f08127-86f8-4ebd-a9ee-06b07040ee34.png"/>
<h2>系統架構：從芯片到超級計算集羣的擴展</h2>
強大的芯片性能必須依賴精密的系統設計才能充分發揮。谷歌詳細介紹了 Ironwood 從芯片到機架再到集羣的模塊化、可擴展架構。該系統的核心是 Ironwood SoC（片上系統）芯片，四顆這樣的芯片被集成在一塊 Ironwood PCBA 主板上。
<img class=" wscnph" src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/647b5a50-f9ec-4a68-8dbf-c2c887960c8c.png?x-oss-process=image/auto-orient,1/interlace,1/resize,w_1440,h_1440/quality,q_95/format,jpg" width="1024" height="568" original-src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/647b5a50-f9ec-4a68-8dbf-c2c887960c8c.png"/>
隨後，16 個 PCBA 主板像托盤一樣堆疊起來，構成一個包含 64 顆芯片的 Ironwood TPU 機架。在機架內部，谷歌沿用了至少三代產品的 4x4x4 3D 環面（3D Torus）網絡拓撲，形成一個邏輯上的計算單元。為了實現更大規模的擴展，谷歌採用其專有的芯片間互連技術（ICI），通過混合使用 PCB 走線、銅纜和光纖鏈路，將多個機架連接成一個 Superpod。
據披露，該系統最多可將 43 個計算單元（每個單元 64 顆芯片）連接起來，形成一個擁有 1.8 Petabytes 網絡帶寬的龐大集羣。
<img class=" wscnph" src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/bd3589a4-a196-4fe8-84a6-88cbfc7c9ad0.png?x-oss-process=image/auto-orient,1/interlace,1/resize,w_1440,h_1440/quality,q_95/format,jpg" width="1024" height="568" original-src="https://imageproxy.pbkrs.com/https://wpimg-wscn.awtmt.com/bd3589a4-a196-4fe8-84a6-88cbfc7c9ad0.png"/>
驚人算力的背後是巨大的能源消耗和散熱挑戰。資料顯示，一個滿載的 Ironwood 機架功耗可超過 100 千瓦，這對數據中心的供電和冷卻系統提出了嚴苛要求。為應對這一挑戰，谷歌為 Ironwood 機架配備了高效的液體冷卻系統。
該系統包括用於冷卻劑分配的 CBU 機架，以及在機架頂部安裝的防滴漏盤，用於監測任何潛在的液體泄漏。在供電方面，機架採用 416 伏交流電輸入，通過整流器轉換為直流電為系統供電。

谷歌-A

谷歌-C

谷歌其第七代 TPU 架構 Ironwood 在核心性能上實現了指數級增長。單顆 Ironwood 芯片的峯值算力高達 4614 TFLOPs，與谷歌 2022 年推出的 TPU v4 相比，Ironwood 的單芯片算力提升了超過 16 倍。谷歌同時公佈了圍繞該芯片構建的機架、網絡互連和冷卻系統等。

- 谷歌發佈的 Ironwood TPU 平台單芯片算力達 4614 TFLOPs，提升超 16 倍。  
- Ironwood 系統設計支持模塊化擴展，最大可連接 43 個計算單元。  
- 機架功耗超 100 千瓦，需高效液體冷卻系統應對能源消耗挑戰。  

AI 算力競賽升級，谷歌發佈下代 Ironwood TPU 架構，性能暴增 16 倍，單芯片算力達 4614 TFLOPs