Процессор Fujitsu Monaka выходит в 2027 году с 144 ядрами, частотой 2,9 ГГц, TDP 500 Вт и двукратной производительностью AI благодаря архитектуре Arm v9.3-A и 3D-чиплетам.
Fujitsu размещает 2-нм 144-ядерный CPU поверх 5-нм кристаллов SRAM, сокращая площадь кремния на 30% для запуска в 2027 году
Fujitsu готовит процессор Monaka, который придет на смену чипу A64FX, впервые представленному в японском суперкомпьютере Fugaku. Предшественник стал первым чипом, реализовавшим Arm SVE, и предлагает работу при низком напряжении на 7-нм техпроцессе, ориентируясь на сегменты HPC и AI. Преемник разрабатывается для запуска в 2027 году и получит множество улучшений, таких как поддержка Arm SVE2, 3D-архитектура Many-Core, сверхнизкое напряжение и CCA.
Основным строительным блоком серии Fujitsu Monaka является архитектура Arm v9. Fujitsu утверждает, что CPUs играют важную роль в развивающейся сфере AI/HPC, поскольку рабочие нагрузки Agentic AI требуют большей производительности CPU для оркестровки и периферийной обработки, а также обслуживают общие задачи в той же области. В сфере HPC CPUs остаются незаменимыми благодаря своей высокой пропускной способности и возможностям высокой точности.
С Monaka Fujitsu намерена предложить:
- До 2-кратной производительности AI (благодаря архитектуре и открытой экосистеме)
- Снижение TCO более чем на 50% (за счет сверхнизкого напряжения)
- Защита данных при использовании (благодаря конфиденциальным вычислениям)
Серия Fujitsu Monaka полностью использует 3D-интеграцию через чиплеты. Основной чиплет выполнен по 2-нм техпроцессу на основе архитектуры Arm v9.3-A, а под ним находится вторичный 3D-стек кристалла, использующий 5-нм техпроцесс. Этот кристалл содержит SRAM и I/O.
Архитектура Monaka поддерживает Arm SVE2-256-bit для AI и HPC и содержит 144 ядра. На уровне платформы предусмотрено два сокета на узел, так что в сумме получается 288 ядер. По I/O чип оснащен 96 линиями PCIe 6.0 (CXL 3.0), а поддержка памяти представлена DDR5-8000+ MT/s (12 каналов). Чип будет поддерживать как жидкостное, так и воздушное охлаждение, а также предложит работу при сверхнизком напряжении для повышения эффективности.
Основной причиной, по которой Fujitsu выбрала 3D-чиплетный дизайн вместо монолитного 2-нм подхода, стали энергопотребление, производительность и стоимость. Разделенная архитектура на основе чиплетов позволяет выбирать наиболее подходящую технологию для каждого компонента.
Таким образом, чип состоит из трех кристаллов. Основной кристалл использует техпроцесс TSMC N2P для достижения высокой производительности и низкого энергопотребления, а кристаллы SRAM и I/O основаны на технологии TSMC N5. Все кэши последнего уровня в Monaka интегрированы в 5-нм ячейку SRAM под основным кристаллом и тесно связаны с ним через гибридное соединение. I/O также подключен к кристаллу SRAM через кремниевый интерпозер.
Это дает 30% снижение общей площади кремния для 2-нм кристалла, что способствует снижению стоимости и лучшему балансу производительности. Каждое ядро занимает примерно 1,47 мм².
Для охлаждения основной кристалл размещается сверху, так как он самый горячий, и такое расположение сокращает тепловой путь к стороне охлаждения. F2F/Hybrid Bonding под двумя кристаллами сокращает путь сигнала, тем самым уменьшая задержки. LDO обеспечивает per-core DVFS для управления напряжением и частотой каждого ядра.
Arm v9.3-A — это собственный дизайн ядра Fujitsu, обеспечивающий оптимизацию PPA на микроархитектурном уровне для рабочих нагрузок AI/HPC. Архитектура также оптимизирована для низкого энергопотребления. Улучшенный движок SVE2 имеет два исполнительных устройства шириной 256 бит, два устройства загрузки/сохранения шириной 256 бит, а также поддерживает дополнительные типы данных, такие как FP8 и INT8MM для вывода AI.
Что касается универсальных задач, чип оснащен трехуровневыми продвинутыми блоками предсказания ветвлений на основе TAGE и шестью ALU. Для RAS предусмотрены ECC в кэше L1/L2, проверка четности в исполнительных устройствах и регистрах, а также аппаратный механизм повторения инструкций для восстановления после временных ошибок.
Ниже приведена полная разбивка архитектуры ядра Monaka:
Monaka также поддерживает методологию узлов NUMA для доступа к памяти и может быть настроена на гибкие узлы NUMA в соответствии с характеристиками разработанного ПО:
- 18 ядер x 8 узлов NUMA: задержка/пропускная способность кэша последнего уровня
- 36 ядер x 4 узла NUMA: балансировка задержки/пропускной способности памяти
- 144 ядра x 1 узел NUMA: приложения с большим объемом памяти
Платформа Fujitsu Monaka будет доступна в двух вариантах SKU. Высокопроизводительный SKU будет предлагать 144 ядра, базовую частоту 2,9 ГГц, TDP 500 Вт, 6013 GFLOPs (DGEMM) и 96,2 TOPS (INT8) на базовой частоте. Высокоэффективный SKU будет иметь те же характеристики ядер, но работать на частоте 2,1 ГГц с TDP 350 Вт. Он обеспечивает 4355 GFLOPs (DGEMM) и 69,7 TOPS (INT8) на базовых частотах. Производительный вариант использует жидкостное охлаждение, а эффективный — воздушное.
Наконец, Fujitsu уже рассылает образцы чипа Monaka, а производственные поставки начнутся в 2027 году.
Забегая вперед, компания также планирует выпустить процессор Monaka-X, который нацелен на 2029 год. Monaka-X будет оснащен SME2 для AI и выбран для суперкомпьютера FugakuNext. Чип также будет интегрировать NVIDIA NVLink Fusion для AI/HPC.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Hassan Mujtaba
