国产 M.2 形态 PCIe AI 算力卡生态持续补齐软件短板,RKNN、Tengine 两大国产推理框架陆续发布新版本,重点针对 M.2 多卡并发、多卡级联推理做深度调度优化,解决多卡场景下 PCIe 带宽争抢、任务调度不均、显存 / 片上内存分配冲突、大模型分片推理效率低等痛点,进一步降低边缘多卡 AI 集群部署门槛。

一、RKNN3(瑞芯微)更新重点:面向 RK1828 M.2 算力卡多卡级联
依托 RK1820/RK1828 M.2 算力卡硬件,RKNN3 SDK(RK182X SDK 1.1.0)核心升级就是M.2 多卡流水线并行推理,也是当前国产 M.2 算力卡生态最成熟的多卡软件栈:
1. 模型分片 + 流水线调度:支持 LLM 按 Transformer 层切分,分配到多张 M.2 RK1828 算力卡,Prefill/Decode 阶段跨卡流水线接力,4 张 M.2 卡级联可本地跑通 Qwen3.8-27B、Gemma4-31B;双卡方案可稳定运行 Qwen3.5-9B、Gemma4-12B。
2. PCIe 传输优化:优化 M.2 PCIe3.0 数据吞吐,推理与数据传输并行执行,减少卡间数据拷贝开销;统一多卡资源调度,规避多任务并发下的带宽抢占,多路视频检测、多实例大模型服务场景并发能力提升。
3. Runtime 与工具链配套:RKNN-Toolkit 同步更新,降低多卡部署显存占用、简化环境部署;新增 rkllm3 server,支持多卡实例管理、上下文动态管理,提供 Python API 快速搭建多卡推理服务。
4. 硬件适配:标准 M.2 2280 PCIe 形态 RK1828 算力卡,单卡 20TOPS@INT8,5GB 3D 堆叠片上 DRAM,RK3588/RK3576 主控板通过 M.2 插槽直接扩展多卡,适合智慧工地、明厨亮灶、光伏巡检等多路视觉 + 本地大模型融合场景。
实测参考:4 卡 M.2 RK1828 级联 Qwen3.8-27B 可达 13TPS;双卡跑 Qwen3.5-9B 可达 35TPS,单卡 Qwen3 系列 3B\7B 模型输出 59\180 token/s。
二、Tengine(OPEN AI LAB)新版本适配进展
Tengine 作为跨平台国产推理框架,新版本强化异构多卡调度,新增对 RK1828 这类 M.2 算力卡的多实例并发支持:
1. 异构多后端统一调度:支持同主机下多张 M.2 NPU 算力卡做负载均衡,自动分配推理任务到空闲 M.2 卡,支持多模型、多路任务并发,不用开发者手动管理卡 ID 与任务绑定。
2. 图分区优化:支持模型自动切分,既可单模型拆分跑多卡,也支持多个独立模型负载分摊到不同 M.2 算力卡;优化量化算子,INT8/FP16 推理精度对齐。
3. 生态兼容:一套代码可同时调用 RK NPU、寒武纪等国产 NPU 算力卡,兼容 ONNX/PyTorch/TensorFlow 模型导入,适合项目多硬件迁移、国产化项目统一部署。
4. 场景定位:更偏向视觉类并发业务(视频分析、目标检测、OCR),适合多 M.2 算力卡并行处理多路摄像头流,和 RKNN3 侧重 LLM 多卡级联形成互补。
三、当前生态差异与落地痛点
✅ 优势
标准化 M.2 外形,普通嵌入式主板即可多卡扩展,无需昂贵服务器,边缘机柜、工控主机可快速搭建小算力集群;
两套国产软件栈并行完善,RKNN3 主打大模型多卡流水线,Tengine 主打多任务负载均衡,覆盖视觉、大语言、多模态。
现存待优化问题
1. 多卡线性度损耗:PCIe 带宽仍是瓶颈,卡数量越多,算力线性扩展率下降,4 卡以内性价比最佳;
2. 生态集中 RK1828:目前成熟适配主要基于 RK182X M.2 算力卡;其他国产 M.2 算力芯片(算能、摩尔线程花港等)的 Tengine/RKNN 多卡适配仍在迭代;
3. 运维工具偏少:多卡监控、负载可视化、异常隔离工具不如 CUDA 成熟,更适合边缘固定业务,高并发在线服务场景还需二次开发。
四、适用业务场景
智慧工地 / 园区:多路摄像头 AI 识别 + 本地大模型告警分析,多 M.2 卡分流视频流;
光伏 / 风电巡检:图像检测 + 多模态大模型做缺陷解读;
本地私有化小知识库:多卡承载 9B~27B 参数大模型,离线 RAG 检索;
嵌入式服务器、工控主机国产化算力扩展,替代 Jetson 多卡方案。
五、总结
RKNN3 重点解决 M.2 多卡大模型分片级联推理,Tengine 新版本优化多任务负载均衡并发,两大国产推理框架更新补齐 M.2 算力卡软件短板,让嵌入式主板通过标准 M.2 插槽低成本搭建边缘多 NPU 集群,国产边缘算力生态进一步追赶海外方案。
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