پردازنده 2 نانومتری جدید فوجیتسو

در سال‌های اخیر سرعت پیشرفت پردازش‌های سنگین، هوش مصنوعی و زیرساخت‌های ابری به نقطه‌ای رسیده که هر نسل تازه از تراشه‌ها قادر است مسیر آینده این صنعت را تغییر دهد. رقابت شرکت‌ها برای دستیابی به توان بیشتر، بهره‌وری بالاتر و ساختارهای مدرن‌تر باعث شده معرفی هر معماری جدید با انتظارات ویژه همراه باشد. در همین مسیر، شرکت Fujitsu با معرفی پردازنده MONAKA قصد دارد مرزهای توان محاسباتی و بهره‌وری انرژی را دوباره تعریف کند. در این مقاله به بررسی این پردازنده خواهیم پرداخت.

با تکاف مگ همراه باشید.

آغاز عصری تازه: MONAKA چیست؟

MONAKA نام پردازندهٔ نسل بعدی شرکت Fujitsu است که بر پایه معماری Armv9-A ساخته شده و برای عرضه در سال ۲۰۲۷ برنامه‌ریزی شده است. این تراشه برای نخستین بار با فناوری ۲ نانومتری ساخته می‌شود و نشان می‌دهد فوجیتسو چه اندازه بر نوآوری و کاهش مصرف انرژی در پردازش‌های سنگین تمرکز دارد. MONAKA بخشی از مجموعه‌ای است که برای مراکز داده، هوش مصنوعی، محاسبات علمی و ابررایانه‌ها طراحی شده است.

معماری جدید این پردازنده با چشم‌اندازی فراتر از محاسبات سنتی طراحی شده است، ترکیبی از هسته‌های فراوان، قابلیت‌های وکتوری پیشرفته و پهنای باند بالا. این ترکیب می‌تواند در دنیای محاسبات سنگین و هوش مصنوعی قدرتی رقابتی فراهم کند.

چرا ۲ نانومتر و چرا ۲۸۸ هسته؟

MONAKA از طراحی “chiplet + ۳D stacking” بهره می‌برد: هسته‌های پردازش روی دی‌اِی سی ۲ نانومتری ساخته می‌شوند، در حالی که حافظهٔ L3 (SRAM) و بخش I/O با فناوری ۵ نانومتری پیاده شده‌اند. این تفکیک هوشمندانه باعث می‌شود تنها ۳۰٪ از سطح سیلیکون با فرآیند پیشرفته مشغول باشد؛ نتیجه: هزینه نسبتاً پایین‌تر و بازده تولید بهتر.

هر سوکت MONKA می‌تواند تا ۱۴۴ هسته داشته باشد و در پیکربندی دو سوکتی، کل پلتفرم قادر به پردازش ۲۸۸ هسته می‌شود. برای تأمین حافظه از ۱۲ کانال DDR5 استفاده می‌شود؛ فوجیتسو از HBM (حافظه‌ی پهن‌باند بالا) صرف‌نظر کرده تا هزینه و پیچیدگی را کاهش دهد و ثبات و ظرفیت حافظه را در سطح دیتاسنتر حفظ کند.

کارایی، کارایی و بازده انرژی

MONAKA پیش از همه برای بارهای پردازشی سنگین و پرتقاضا مثل محاسبات علمی و شبیه‌سازی طراحی شده است. این تراشه از قابلیت SVE2 (Scalable Vector Extensions 2) بهره‌ می‌برد که پردازش موازی برداری را به سطحی مناسب برای کارهای سنگین می‌برد. چنین ویژگی‌هایی MONAKA را به گزینه‌ای جذاب برای مراکز داده و ابررایانه‌ها بدل می‌کند.

علاوه بر قدرت خام، مصرف انرژی نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده است. MONAKA با طراحی ولتاژ فوق‌العاده پایین (ultra-low voltage) امکان خنک‌سازی با هوا (air cooling) را فراهم می‌کند؛ یعنی مراکز داده نیازی به سیستم‌های پیچیده خنک‌سازی ندارند. فوجیتسو مدعی است که کارایی به‌ازای مصرف انرژی در MONAKA دو برابر بهتر از رقبا خواهد بود.

I/O پیشرفته: PCIe 6.0، CXL و حافظه DDR5

یکی از تغییرات مهم نسبت به نسل قبل پردازنده‌های فوجیتسو، حذف HBM (High Bandwidth Memory) و اتکا بر حافظه‌ی DDR5 است. MONAKA از ۱۲ کانال DDR5 استفاده می‌کند که ظرفیت حافظه بالا و مقیاس‌پذیری مناسب برای مراکز داده کلاس enterprise فراهم می‌کند.

در بخش I/O نیز MONAKA از استاندارد PCIe 6.0 بهره‌ می‌برد و از پروتکل اشتراکی حافظه ‎‎ interconnect با پشتیبانی از CXL 3.0 بهره می‌گیرد. این پیکربندی باعث می‌شود توانایی اتصال به شتاب‌دهنده‌ها (مثل GPU) یا حافظه‌های خارجی با پهنای باند بالا را داشته باشد و سازگاری خوبی با زیرساخت‌های مدرن دیتا سنتر داشته باشد.

امنیت، کاربرد و آینده MONAKA

MONAKA فقط قدرت و بازده نیست؛ فوجیتسو ویژگی امنیتی Confidential Computing را در سطح سخت‌افزار پیاده کرده است. این ویژگی تضمین می‌کند که داده‌ها و workloads حساس در محیط‌هایی مانند Cloud یا edge با ایمنی اجرا شوند. همچنین، MONAKA با نرم‌افزارها و سیستم‌عامل‌های مرسوم (لینوکس، Kubernetes، OpenStack و غیره) سازگاری دارد و از اکوسیستم باز Arm بهره می‌برد؛ بنابراین انتقال به آن برای مراکز داده و توسعه‌دهندگان دشوار نخواهد بود.

از سوی دیگر، MONAKA زمینه‌ساز نسل بعدی ابررایانه‌ها است. FugakuNEXT، جانشین ابررایانه فعلی فوجیتسو، قرار است از نسخه تکامل‌یافتهٔ این پردازنده استفاده کند.

جمع‌بندی

MONAKA یک جهش بزرگ برای فوجیتسو و شاید برای تمام صنعت پردازنده است. با ترکیب ۲ نانومتر، ساختار chiplet و ۲۸۸ هسته (در پیکربندی دو سوکتی)، حافظهٔ DDR5 با پهنای باند مناسب، رابط PCIe 6.0  CXL 3.0، توان پردازشی بالا برای AI و HPC و در عین حال مصرف انرژی پایین، MONAKA چشم‌انداز جدیدی پیش روی دیتاسنترها و ابررایانه‌ها می‌گشاید.

وقتی MONAKA عرضه شود (در سال ۲۰۲۷) ممکن است مصرف انرژی مراکز داده تا حد زیادی کاهش یابد، بهره‌وری در AI و HPC افزایش یابد و سخت‌افزار Arm برای تحولی بزرگ فراتر از موبایل و لپ‌تاپ به کار گرفته شود.