Fujitsu Monaka CPU stapelt gesamten Cache auf 5nm-Die

Auf der Hot-Chips-Veranstaltung 2026 präsentierte Fujitsu den Monaka-Prozessor, eine speziell für energieeffiziente KI-Rechenzentren konzipierte CPU-Architektur. Hauptarchitekt Ryohei Okazaki erläuterte das Design, das finanziell vom japanischen NEDO unterstützt wird und auf einem innovativen dreistufigen 3D-Stacking-Konzept basiert. Ein 2-Nanometer-Chip auf TSMCs N2P-Basis trägt die 144 Arm-Cores und wird face-to-face per Hybrid-Bonding mit einem separaten 5-Nanometer-SRAM-Chip verbunden, der den gesamten letzten Cache sowie die Spannungsregler enthält. Ein weiterer 5-Nanometer-Chip fungiert als I/O-Schicht auf einem Silizium-Interposer. Diese Architektur entkoppelt die Kerne von der Skalierung auf 2 nm und beschleunigt die Markteinführung, indem Komponenten mit schlechterer Skalierbarkeit auf ältere, kostengünstigere Prozesse verlagert werden. Monaka verzichtet im Gegensatz zum Fugaku-Vorgänger A64FX auf HBM und nutzt zwölf DDR5-Kanäle mit 8000 MT/s. Die Vektoreinheit wurde von 512 Bit auf 256 Bit SVE2 verkürzt, um die Kernfläche und die Kosten zu optimieren. Jeder Kern verarbeitet zwei SVE2-Einheiten mit Unterstützung für FP8- und INT8-Matrixoperationen. Mainframe-Features wie ECC-Prüfung, Paritätsbits und eine Hardware-Instruction-Retry-Funktion gewährleisten hohe Zuverlässigkeit. Durch eine proprietäre Spannungsabsenkung um circa dreißig Prozent unter die Nennspannung reduziert Fujitsu den Energieverbrauch signifikant, was laut Angaben einem Generationenvorteil bei 2 nm entspricht. Zwei Varianten sind geplant: eine luftgekühlte Version mit 350 Watt TDP und 2,1 GHz Basistakt sowie eine flüssigkeitsgekühlte Variante mit 500 Watt und 2,9 GHz. Fujitsu schätzt die Performance auf bis zu 6013 GFLOPS bei DGEMM und 96,2 TOPS bei INT8, was einer Verdopplung der KI-Leistung und einer Senkung der Gesamtbetriebskosten um über fünfzig Prozent im Vergleich zu Wettbewerbern gleichkommen soll. Evaluierungsmuster sind bereits verfügbar, die Serienproduktion ist für 2027 vorgesehen. Im Arm-Servermarkt positioniert sich Monaka strategisch im Mittelfeld, wobei der Wettbewerbsvorteil weniger in der Kernanzahl als in der Cache-Integration, der Speicherbandbreite und der Vektorbreite liegt. Obwohl das Design japanisch ist, erfolgt die Fertigung weiterhin bei TSMC, da inländische Kapazitäten von Rapidus erst ab 2027 bereitstehen. Der Nachfolger Monaka-X soll mit 1,4-Nanometer-Technologie und Arm-SME2-Unterstützung in die Supercomputer-Plattform FugakuNEXT integriert werden. Dieses System wird voraussichtlich um 2030 fertiggestellt und bindet erstmals Nvidia-GPUs über NVLink-Fusion ein, um eine Rechenleistung von über 600 FP8-ExaFLOPS in einem 40-MW-Gehäuse zu erreichen. Mit Monaka stärkt Fujitsu seine Position im HPC- und KI-Bereich und treibt die Entwicklung nachhaltiger Recheninfrastrukturen voran.