富士通在Hot Chips 2026上展示了其即将推出的Monaka CPU,称其为一款高度高效的Arm架构处理器,专为数据中心与AI工作负载优化。
在 Hot Chips 2026 大会上,富士通展示了其下一代服务器 CPU“Monaka”的详细规格,该芯片是初代基于 Arm 架构的 A64FX 的继任者。虽然 A64FX 主要部署于“富岳”(Fugaku)超级计算机中,但富士通正将 Monaka 的目标市场拓展至更广泛的数据中心应用。该公司将该芯片定位为适用于现代 AI 及智能体(agentic)工作负载,这类工作负载对 CPU 的要求已超越传统的 GPU 协同范畴。鉴于当前 AI 的普及受到功耗限制,富士通强调 Monaka 的超低电压运行和高能效是关键解决方案,同时辅以针对主权 AI 需求定制的架构调整。
Monaka 基于 Armv9.3-A 架构构建,采用通过 3D 堆叠和芯粒间混合键合组装的芯粒(chiplet)设计。核心芯粒位于 SRAM 芯粒之上,而 SRAM 芯粒则置于硅中介层上。核心芯粒采用台积电 N2P 工艺节点制造,占总硅片面积不到 30%,而 SRAM 和 I/O 芯粒则由台积电 N5 工艺节点生产。这种多节点策略在需要密度和性能提升的地方利用 GAAFET 技术,同时加速产品上市进程。该处理器每芯片集成 144 个 CPU 核心,可扩展至每个节点 2P,并配备 12 通道 DDR5 内存。
与大多数使用 128 位 SVE2 SIMD 的 Arm 设计不同,Monaka 采用了更宽的 256 位 SVE2 执行单元——这一配置介于标准的 128 位实现与 A64FX 中发现的 512 位 SVE2 之间。每个核心包含双 256 位 SVE2 单元,搭配双 256 位加载/存储单元。富士通认为这一宽度对于数据中心工作负载而言是最优的,能够在吞吐量与实际实现约束之间取得平衡。
功耗随电容、频率和电压的平方成正比变化,因此降低电压是提高能效最有效的途径。富士通实施了一种非标准的设计方法,需要专用工具才能在比可比设计低约 30% 的电压下运行 Monaka,尽管具体数值尚未公开。低压差稳压器(LDOs)受到了特别关注,因为模拟电路无法随着先进工艺节点高效缩放。其他节能措施包括:为具有高时间局部性的程序(如 GEMM 工作负载)优化的浮点寄存器缓存;在读操作期间选择性旁路谓词寄存器;以及将窄于 256 位的向量屏蔽为零以减少 SIMD 功耗。在性能方面,富士通优先考虑通过组合收集指令等功能充分利用 256 位 SIMD,这对 HPC 应用尤为有益。
Monaka 支持三种 NUMA 配置:单节点(144 核)、四节点(每节点 36 核)和八节点(每节点 18 核)。单节点布局面向大内存应用,而八节点配置则最大化吞吐量。每个 NUMA 节点可划分为两个 LLC 区域,芯片支持多达 63 个 MPAM,且独立于 NUMA 拓扑结构。机密计算功能通过 Arm Confidential Compute Architecture 集成,这需要硬件、固件和软件栈的协同开发。
富士通正在以广泛的开源基础为核心构建 Monaka 的软件生态系统,并补充来自 NVIDIA 开源栈的组件,以确保全面的兼容性。该处理器将以两种 SKU 版本推出,均配备 144 个核心。高性能变体运行功率为 500 瓦,基础频率为 2.9 GHz,据估计比高效能 SKU 的性能高出 50%,后者运行功率为 350 瓦,基础频率为 2.1 GHz。
Monaka 计划于 2027 年发布。与此同时,富士通正在开发后续处理器 Monaka-X,该处理器将采用 1.4 nm 工艺节点制造。Monaka-X 将支持 NVLink Fusion,以增强与 NVIDIA 及其他兼容 NVLink 的加速器的连接性。