富士通は、日本のFugakuスーパーコンピュータで初めて使用されたA64FXチップの後継となるMonaka CPUの準備を進めています。同社はMonakaが2027年に発売され、すでにサンプルチップが提供されていると発表しました。
The article opens by positioning Monaka as the successor to the A64FX chip that powered Japan's Fugaku supercomputer; this image shows the Fugaku system alongside the Monaka chip, directly linking the legacy system to its replacement.
Monakaは、富士通が独自に開発したArm v9.3-A命令セットを基盤としています。ArmのSVE2ベクトル拡張をサポートし、256ビット幅で2つの256ビット実行ユニットと2つの256ビットロード/ストアユニットを備え、AI推論で使用するFP8とINT8のデータタイプをサポートしています。各コアは約1.47平方ミリメートルのサイズで、チップ上には144個のコアが詰め込まれています。
この設計の最もユニークな部分はパッケージングです。単一のモノリシックダイではなく、Monakaは3Dチップレット統合を採用しています。2nmのコンピュートダイが5nmのSRAMとI/O回路を搭載したダイの上に載せられています。コンピュートダイはTSMCのN2Pプロセスで製造され、SRAMとI/OダイはTSMCのN5技術で製造されています。2つのダイはフェイス・ツー・フェイスのハイブリッド・ボンディングで接続され、コアとラストレベルキャッシュ間の信号経路を短縮し、I/Oはシリコン・インターぽーザを介してSRAMダイに接続されます。
Paragraph 3 describes Monaka's unusual 3D chiplet integration where a 2nm compute die sits atop a 5nm SRAM and I/O die connected by face-to-face hybrid bonding; this slide details the same cooling, latency, and power-delivery structure shown in the article.
富士通は、この分離型アプローチは電力、パフォーマンス、コストのバランスを取るために選択されたと述べています。コンピュートロジックをメモリとI/Oから分離することで、各コンポーネントに最適なプロセスを使用でき、すべてを1つのノードに強制する必要がありません。これにより、2nmダイの総シリコン面積が30％削減され、コストが低減し、より良いパフォーマンスのバランスが実現します。ホッタ コアダイを上に配置することで、冷却への熱経路も短縮されます。
このプラットフォームは1ノードあたり2つのソケットをサポートし、合計288コアを提供します。I/Oでは、96本のPCIe 6.0レーンとCXL 3.0をサポートし、メモリは12チャネル以上のDDR5で8,000メガトランスフェア毎秒で動作します。このチップは液体冷却とエア冷却の両方で冷却でき、LDOレギュレータによりコアごとの電圧と周波数スケーリングが可能です。
富士通は、Monakaを2つのバリエーションで出荷します。高性能SKUは2.9ギガヘルツの基本周波数と500ワットのTDPで動作し、基本クロックで6,013 GFLOPsの倍精度浮動小数点演算（DGEMM）と96.2テラオプスのINT8演算を実現し、液体冷却を使用します。高効率SKUは同じ144コアを維持しますが、2.1ギガヘルツで350ワットのTDPで動作し、基本クロックで4,355 GFLOPsと69.7テラオプスのINT8演算を実現し、エア冷却を使用します。
Paragraph 6 details the two Monaka variants — a 2.9 GHz, 500 W liquid-cooled high-performance SKU and a 2.1 GHz, 350 W air-cooled high-efficiency SKU — and this slide directly compares their core counts, TDP, cooling, frequencies, and estimated performance.
富士通は、このチップに3つの目標を設定しています：オープンエコシステムを通じてアーキテクチャとAIパフォーマンスを約2倍に向上させること、超低電圧動作を通じて総所有コストを50％以上削減すること、機密コンピューティングを通じて使用時のデータを保護すること。このチップは、柔軟なNUMAノード構成もサポートしており、ソフトウェアの特徴に合わせてメモリアクセスを調整できます。
さらに先を見据えると、同社は2029年にMonaka-Xチップを計画しており、これはAIと高性能コンピューティングのためのSME2ベクトル拡張を含み、FugakuNextスーパーコンピュータに選択されています。Monaka-Xはまた、AIと高性能コンピューティングのためのNVIDIAのNVLink Fusionの統合も予定しています。
Paragraph 8 looks ahead to the Monaka-X chip planned for 2029 and selected for the FugakuNext supercomputer; this roadmap slide visualizes the progression from the 7 nm A64FX through 2 nm Monaka to 1.4 nm Monaka-X for data centers, HPC, and AI.
外部のプレゼンテーションで参照された読者の間で流布している技術的な詳細が1つありますが、それはソース資料ではサポートされていません。844ギガバイト毎秒のメモリ帯域幅と4.3から6テラフロップスの単精度パフォーマンスなどの数値は、外部のプレゼンテーション自身から来るものであり、この報道から来るものではありません。これらの数値は提示された詳細から来るものです。
Monakaは、L1およびL2キャッシュ内のECC、実行ユニットとレジスタ内のパリティチェック、一時エラーから復旧できるハードウェアの命令リトライ機構を含むセキュリティ機能セットも搭載しています。このチップは、高性能コンピューティングとAIワークロードの両方に対応しており、同社は throughputと科学コンピューティングにおける精度が依然として重要であること、そしてエージェンシーAIワークロードのオケストレーションと周辺処理にも対応できると主張しています。