Опыт японской компании Fujitsu в разработке процессоров и суперкомпьютеров обширен и разнообразен. Долгое время основной архитектурой для решений Fujitsu была SPARC64, но ситуация изменилась: в 2018 году компания объявила о разработке собственного процессора на базе архитектуры Arm. Этот чип известен сегодня под названием A64FX.
В 2020 году японский кластер Fugaku, основанный на 48-ядерных A64FX с интегрированной HBM-памятью и интерконнектом, занял первое место в рейтинге TOP500 с результатом 537,2 петафлопс. Однако эти процессоры, которые продолжают успешно работать не только в Fugaku, но и в других суперкомпьютерах, сложно назвать действительно универсальными и доступными.
В компании Fujitsu понимают важность инноваций в области архитектуры и изменений в IT-ландшафте. Поэтому было объявлено о разработке нового серверного процессора под кодовым названием MONAKA. Производитель планирует повысить производительность и энергоэффективность этого процессора в два раза, а также учесть растущий спрос на задачи, связанные с искусственным интеллектом. Недавно Fujitsu впервые представила более подробную информацию о технических характеристиках будущих процессоров.
Во-первых, создатели нового процессора понимают ограничения, накладываемые современной транзисторной технологией. Похоже, потенциал FinFET и аналогичных технологий практически исчерпан, и они не подходят для революционных решений нового поколения. В процессорах MONAKA будут использоваться транзисторы с новыми типами затворов, называемые GAA (Gate-all-Around). Похоже, речь идёт о технологии, которую Samsung разрабатывает и планирует внедрить в производство в рамках 2-нм техпроцесса SF2 уже в следующем году.
Использование 2-нм GAA-транзисторов позволит уменьшить паразитную ёмкость и достичь более высоких тактовых частот при пониженном напряжении питания. Эта технология будет применяться не только в процессорных ядрах, но и в кешах, разработанных с использованием собственных инструментов Fujitsu.
Во-вторых, MONAKA разрабатывается как модульный процессор с самого начала. В центре будет размещён IO-кристалл с контроллерами DDR5 (12 каналов) и PCI Express 6.0/CXL 3.0. Вокруг него расположатся сборки из 5-нм кристаллов кеш-памяти SRAM и 2-нм кристаллов с процессорными ядрами. Вертикальное соединение будет обеспечиваться технологией TSV, а горизонтальное — кремниевой подложкой-интерпозером. Фактически речь идёт о трёхмерной компоновке.
Двенадцатиканальная система памяти гарантирует отсутствие узких мест: у A64FX не было проблем с пропускной способностью благодаря HBM2, но объём памяти был ограничен 32 ГБ. Однако у MONAKA проблем с расширением не возникнет — как с помощью стандартных модулей DIMM, так и через банки памяти CXL, поскольку изначально используется версия PCIe 6.0 с пропускной способностью 256 Гбит/с в режиме x16. Количество линий пока не уточняется.
Новая платформа изначально разрабатывается с возможностью установки двух сокетов, и Fujitsu не ограничивает количество ядер: процессоры MONAKA будут иметь 144 ядра. Благодаря использованию 2-нм технологического процесса, они будут менее горячими. Разработчики утверждают, что им будет достаточно воздушного охлаждения. Процессоры получат набор инструкций Armv9-A с векторными расширениями SVE2 и технологией доверенных вычислений Confidential Computing. Вероятно, и в этот раз не обойтись без кастомных инструкций.
Это особенно важно, потому что MONAKA предназначены не только для рынка высокопроизводительных вычислений (HPC), но и для использования в облачных средах. Конфиденциальная вычислительная подсистема позволяет шифровать содержимое каждой виртуальной машины с помощью индивидуального ключа, так что даже владельцы центра обработки данных (ЦОД) не смогут получить доступ к содержимому виртуальных машин. Однако современные HPC-системы всё чаще применяют облачный подход для доступа к ресурсам.
Хотя графические процессоры (GPU) и другие специализированные ускорители популярны, компания Fujitsu считает, что гетерогенная архитектура имеет серьёзные недостатки: она значительно дороже, особенно учитывая ценовую политику производителей, может приводить к неполной загрузке ресурсов и не очень экономична, часто требуя специфических систем охлаждения.
Компания полагает, что гомогенная архитектура MONAKA лишена этих недостатков и в сочетании с программным обеспечением Fujitsu способна эффективно обрабатывать задачи искусственного интеллекта.
В области программного обеспечения компания Fujitsu активно использует открытые решения. Процессоры MONAKA будут соответствовать стандартам Arm System Ready и получат полную поддержку операционной системы Linux и связанных инструментов, таких как GCC, glibc, live-patch, papi и других. Разработка ведётся в тесном сотрудничестве с Linaro, организацией, которая занимается интеграцией открытого ПО для Arm, а также с альянсом UXL. Для MONAKA компания подготовит, например, оптимизированную версию библиотеки OpenBLAS.
Кроме того, компания Fujitsu заботится об окружающей среде. Напомним, одна из ключевых особенностей нового процессора — его энергоэффективность, что соответствует задачам японской национальной программы NEDO, цель которой — сократить потребление энергии центрами обработки данных на 40 % к 2030 году.
Начало поставок MONAKA идёт по плану: первые партии процессоров появятся в серверах и вычислительных узлах в 2027 году. Это соответствует графику развития стандарта PCI Express, по которому решения PCIe 6.0 ожидаются на рынке не раньше 2025 года.
По материалам:
servernews
