Japanischer Supercomputer: FugakuNEXT mit neuen Fujitsu-Monaka-X-Prozessoren

Der japanische Supercomputer Fugaku ist auch fünf Jahre nach seiner Indienststellung noch in den Top Ten der 500 schnellsten Supercomputer weltweit vertreten und belegt in der HPCG-Rangliste Platz 2. Doch das genügt den Verantwortlichen in Japan nicht mehr.

Das Komitee der High Performance Computing Infrastructure (HPCI) hat nun Fujitsu beauftragt, die Technik für die nächste Generation nationaler Supercomputer in Form des FugakuNEXT zu entwerfen. Die primäre Entwicklungsphase soll bis zum 27. Februar 2026 dauern.

Fujitsu baut bereits die 48-kernigen A64FX-Prozessoren, die im aktuellen Top7-Supercomputer Fugaku zum Einsatz kommen.

Grundlage für FugakuNEXT soll der Monaka-X sein, eine Weiterentwicklung von Fujitsus Monaka-CPU, die auch mit KI-Beschleunigern wie GPUs eng verzahnt arbeiten wird. Konkret weist Fujitsu auf Nvidias derzeit dominante KI-Beschleuniger und deren kürzlich für andere Hersteller geöffnete Schnittstelle NVLink hin.

Erfüllt Fujitsu die Versprechen der Monaka-Architektur, könnte FugakuNEXT wieder ein heißer Kandidat für eine Top-Platzierung in der Supercomputer-Liste werden. Bei seinem Erscheinen 2020 war schon sein Vorgänger sehr effizient. Er zeigte seine Leistung nicht nur auf dem Papier und beim Lösen gigantischer linearer Gleichungssysteme im HP-Linkpack, sondern auch bei Anwendungen wie dem HPCG-Benchmark (High Performance Conjugate Gradient, derzeit knapp hinter El Capitan auf Platz 2) oder bei Berechnungen mit gemischter Präzision (HPL-MxP, derzeit Platz 6).

Monaka Multikerner in 2-nm-Technik

Die Monaka-CPU hat wie schon die A64FX-Prozessoren die verbreitete ARM-Archiktektur zur Basis und soll 2027 auf den Markt kommen – sie wird also nicht nur für Supercomputer entwickelt. Konkret kommt ARMv9-A zum Einsatz im Verbund mit 256-bittigen SVE2-Vektoreinheiten, deren SIMD-Rechenwerke sich für KI- und HPC-Anwendungen gleichermaßen eignen sollen.

Anders als zur Vorstellung von Monaka sind nun Rack-Einschübe geplant, die auf 2U-Bauhöhe dank direkter Flüssigkühlung acht CPUs mit insgesamt 1152 Kernen vereinen. Luftgekühlte Versionen kommen mit höchstens 288 Kernen verteilt auf zwei Fassungen.

Fujitsu ändert einiges im Vergleich zu den A64FX-CPUs. So wird Monaka herkömmliche DDR5-RDIMM-Speicherriegel anbinden und keine teuren und nicht allzu großen HBM2-Stapelspeicher. Mit 12 Speicherkanälen und 24 RDIMMs sind bis zu 21 GByte pro Prozessorkern möglich bei insgesamt 6 TByte Speicherausbau, den auch aktuelle Epyc- und Xeon-Prozessoren von AMD und Intel bieten.

3D-Stacking verbindet vier Compute-Dies mit je 36 Kernen, Cache-Dies und ein I/O-Die miteinander. Die Chiplet-Technik ermöglicht angepasste, kostengünstige Fertigungsprozesse im I/O-Die mit 2-Nanometer-Technik mit Gate-All-Around-Transistoren zu vereinen.

Fujitsu will darüber hinaus mit speziellen Optimierungen für den Betrieb bei besonders geringen Spannungen für den Monaka bis zu 2x so energieeffizient sein wie die (CPU-)Konkurrenz 2027. Den Nutzen der Technik beziffert man mit dem Äquivalent einer neuen Stufe in der Prozesstechnik. Damit sollen die 2-nm-Prozessoren mit Sub-2-nm-Designs auf einer Stufe stehen. Offenbar strebt man aber keine geringere Leistungsaufnahme per se an, sondern will diesen Vorsprung in eine höhere Anwendungsleistung umsetzen.

Außerdem ist der in die A64FX-Packages integrierte TofuD-Netzwerkanschluss Geschichte, die ihn besonders bei HPC-Anwendungen abseits des HP-Linkpack nutzte. Monaka nutzt wie die meisten anderen Prozessoren hingegen Infiniband und Ethernet zur Verbindung der einzelnen Knoten untereinander.

Zu Monaka-X ist dagegen kaum etwas bekannt, außer, dass er auf Monaka-Technik aufsetzen soll und wie beschrieben KI- und andere Beschleunigertechnik effizient einbinden soll.

(csp)