Fujitsu está preparando el CPU Monaka, un procesador de próxima generación que sucederá al chip A64FX utilizado por primera vez en el supercomputador Fugaku de Japón. La empresa afirma que Monaka se lanzará en 2027, y ya está muestreando el chip.
El artículo abre posicionando a Monaka como el sucesor del chip A64FX que impulsó el supercomputador Fugaku de Japón; esta imagen muestra el sistema Fugaku junto con el chip Monaka, enlazando directamente el sistema heredado con su reemplazo.
Monaka se construye alrededor del conjunto de instrucciones Arm v9.3-A, que Fujitsu desarrolla como un diseño de núcleo propio. Soporta las extensiones vectoriales SVE2 de Arm de 256 bits de ancho, con dos unidades de ejecución de 256 bits y dos unidades de carga/almacenamiento de 256 bits, más soporte para los tipos de datos FP8 e INT8 utilizados en la inferencia de IA. Cada núcleo mide aproximadamente 1,47 milímetros cuadrados, y el chip incluye 144 de ellos.
La parte más insólita del diseño es su empaquetado. En lugar de un solo die monolítico, Monaka utiliza integración 3D de chiplets: un die de cómputo de 2 nm se sitúa sobre un die de 5 nm que aloja la circuitería de SRAM y E/S. El die de cómputo se construye con el proceso N2P de TSMC, mientras que el die de SRAM y E/S utiliza la tecnología N5 de TSMC. Los dos dies se conectan mediante un híbrido de unión cara a cara, que acorta la ruta de señal entre el núcleo y su caché de último nivel, y la E/S se conecta al die de SRAM a través de un interpositor de silicio.
El párrafo 3 describe la integración de chiplets 3D poco común de Monaka donde un die de cómputo de 2 nm se sitúa sobre un die de SRAM y E/S de 5 nm conectados mediante unión híbrida cara a cara; esta diapositiva detalla la misma estructura de enfriamiento, latencia y suministro de potencia mostrada en el artículo.
Fujitsu afirma que este enfoque disagregado fue elegido por su potencia, rendimiento y coste. Al separar la lógica de cómputo de la memoria y la E/S, la empresa puede utilizar el proceso más adecuado para cada componente en lugar de forzar todo sobre un solo nodo. El resultado es una reducción del 30 por ciento en el área total de silicio del die de 2 nm, lo que contribuye a un menor coste y un mejor equilibrio de rendimiento. Colocar el die de núcleo más caliente encima también acorta la ruta térmica hacia el enfriamiento.
La plataforma admite dos sockets por nodo, lo que da un total de 288 núcleos. En E/S, el chip lleva 96 vías PCIe 6.0 con soporte CXL 3.0, y la memoria viene en la forma de 12 canales de DDR5 con una tasa superior a 8.000 megatransferencias por segundo. El chip puede ser enfriado por líquido o aire, y un regulador LDO permite el escalado de voltaje y frecuencia por núcleo.
Fujitsu lanzará Monaka en dos variantes. El SKU de alto rendimiento funciona a una frecuencia base de 2,9 gigahercios con una TDP de 500 vatios, proporciona 6.013 GFLOPs en coma flotante de doble precisión (DGEMM) y 96,2 teraops en INT8 a la frecuencia base, y utiliza enfriamiento líquido. El SKU de alta eficiencia mantiene los mismos 144 núcleos pero funciona a 2,1 gigahercios con una TDP de 350 vatios, proporcionando 4.355 GFLOPs y 69,7 teraops en INT8, con enfriamiento por aire.
El párrafo 6 detalla las dos variantes de Monaka: un SKU de alto rendimiento de 2,9 GHz, 500 W con enfriamiento líquido, y un SKU de alta eficiencia de 2,1 GHz, 350 W con enfriamiento por aire; esta diapositiva compara directamente sus conteos de núcleos, TDP, enfriamiento, frecuencias y rendimiento estimado.
Fujitsu plantea tres objetivos para el chip: aproximadamente duplicar el rendimiento de IA a través de la arquitectura y un ecosistema abierto, una reducción del coste total de propiedad superior al 50 por ciento mediante operación a ultra bajo voltaje, y una protección segura de los datos en uso mediante computación confidencial. El chip también admite configuraciones flexibles de nodos NUMA para que el acceso a memoria pueda adaptarse a las características del software.
Mirando más adelante, la empresa planea un chip Monaka-X para 2029 que incluirá las extensiones vectoriales SME2 para IA y ha sido seleccionado para el supercomputador FugakuNext. Monaka-X también está previsto integrar el NVLink Fusion de NVIDIA para IA y computación de alto rendimiento.
El párrafo 8 mira hacia adelante al chip Monaka-X planeado para 2029 y seleccionado para el supercomputador FugakuNext; esta diapositiva de hoja de ruta visualiza la progresión desde el A64FX de 7 nm hasta el Monaka de 2 nm y el Monaka-X de 1,4 nm para centros de datos, HPC e IA.
Un detalle técnico que circula sobre el chip no está respaldado por el material fuente. Cifras como 844 gigabytes por segundo de ancho de banda de memoria y de 4,3 a 6 teraflops de rendimiento de precisión simple aparecen en presentaciones externas a las que se refieren los lectores, pero el artículo proporcionado no las incluye. Esos números tendrían que provenir de las presentaciones detalladas en sí, no de esta cobertura.
Monaka también lleva un conjunto de características de seguridad que incluye ECC dentro de las cachés L1 y L2, comprobaciones de paridad en unidades de ejecución y registros, y un mecanismo de reintento de instrucciones de hardware que puede recuperarse de errores transitorios. El chip está diseñado tanto para cargas de trabajo de computación de alto rendimiento como de IA, con la empresa argumentando que los CPUs siguen siendo esenciales para el rendimiento y la precisión en la computación científica, mientras también manejan la orquestación y el procesamiento periférico para cargas de trabajo de IA agente.