SiPearl、欧州のHPCおよびAIチップ産業を復活させられるか？

オリジナル記事「Can SiPearl Revive the European HPC and AI Chip Industry?」

2020年に、ソブリンAIおよびHPCワークロード向けの完全欧州製チップを開発するために設立されたフランスのチップスタートアップ、SiPearlにとって、今まさに好機が訪れようとしているようだ。AIやHPC分野でCPUが再び脚光を浴びる中、同社は初のARMベースプロセッサ「Rhea1」の出荷まで、あと数ヶ月という段階にある。

AIブームにより、市場の注目が大型で高速なGPUから、古き良きCPUへと再び移りつつある中、SiPearlのスタッフたちはこの幸運に感謝しているに違いない。あるいは、彼らは私たち一般の人々が知らない何かを知っていたのかもしれない。

「SiPearlでは、常にCPUを強く信じてきた。なぜなら、CPUは至る所に存在するからだ」と、SiPearlの創業者兼CEOであるフィリップ・ノットン氏は今週、EE News Europeとのインタビューで語った。「AIのトレーニングやブームにより、至る所でGPUが推進されてきたが、GPUを導入する際には、それを統括するためのCPUが必要になるのだ。」

ノットン氏が指摘したように、以前はGPU 8台につきCPU 1台という推奨構成だったが、AI向けの推奨構成は現在、1対1の比率へと変化している。この変化――GPU上で効果的に並列化できるAIトレーニングタスクとは対照的に、多くのAI推論タスクが順次処理される性質を反映したものだ――こそが、エヌビディアにグロッグの知的財産権を200億ドルで買収させただけでなく、Veraと呼ばれる独自のARM CPUの開発を推進させた要因である。

	SiPearlのCEO兼創業者、フィリップ・ノットン

確かに、CPUは再び注目を集めている。

国産HPCチップ

それが運だったのか、それともCPUに対する揺るぎない信念だったのかはともかく、SiPearlの究極の目標が、AIおよびHPC向けの競争力のあるチップを開発することであり、それを完全にヨーロッパで、ヨーロッパのエンジニアを起用し、ヨーロッパの資金（まあ、少なくとも大部分は）を用いて実現することだったことは間違いない。それが2020年にノットンらを同社設立へと駆り立て、それ以来彼らを突き動かしてきた原動力だ。

ファブレス半導体企業であるSiPearlは、TSMCといったサードパーティのファブに依存している。チップファブの建設は、チップの設計とは全く別の次元の話であり、欧州は430億ユーロ規模の「EUチップ法」や「Open EU Foundries」といったイニシアチブを通じて、この分野で一定の進展を見せている。

SiPearlの構想は、もともと2015年にノットンがSTマイクロエレクトロニクスで2,400人のエンジニアからなるチームを率いていた頃に浮かんだものだ。2017年にAtosに入社した後、ノットンはHPCプロセッサの製造を欧州に呼び戻すことを目指す「欧州プロセッサ・イニシアチブ（EPI）」コンソーシアムの立ち上げを支援した。彼は2020年にAtosを退社し、SiPearlを設立した。

SiPearlは、欧州企業からのみ資金調達を行うと公約した。昨年7月、同社は欧州投資理事会基金、フランス2030、欧州投資銀行といった公的基金からの出資を受け、1億3000万ユーロのシリーズAラウンドを完了した。また、英国の半導体企業Arm Holdingsや、最近Atosから分離し、欧州におけるハイエンドサーバ製造の復活を目指すBullといった企業投資家からも出資を受けている。同社はまた、欧州連合の承認を得て、台湾のキャセイ・ベンチャー・キャピタルからも資金を調達している。

SiPearlは現在、最初のチップの量産開始という第1章の終盤に差し掛かっている。同社は5月、研究室から「Rhea1」を受け取り、「ブリングアップ」プロセスを開始したと発表し、2026年末または2027年初頭と見込まれる一般提供に向けた最終段階に入った。

Rhea1の内部

Rhea1 CPUは、HPCおよびAIワークロード向けに設計されたモノリシックARMチップだ。各Rhea1チップには、TSMCの6nmプロセスで製造された80個のArm Neoverse V1コアが搭載されており、各Neoverse V1コアには、FP64、FP32、BF16、INT8フォーマットに対応した256ビットのScalable Vector Extension（SVE）が2つずつ含まれている。C/C++、GO、RUSTといった従来のプログラミング言語から、TensorFlowやPyTorchといった最新のAIフレームワークに至るまで、幅広いコンパイラ、ライブラリ、ツールに対応している。

Rhea1チップの構成図（出典：SiPearl）

メモリに関しては、Rhea1は標準的なDDR5に加え、GPUで最も一般的に使用されてきたハイバンド幅メモリ（HBM）で構成される独自の混合メモリアーキテクチャを実現している。Rhea1は4つのDDR5インターフェースを介してソケットあたり2TBのメモリを搭載し、各インターフェースはチャネルあたり2つのDIMM（2DPC）をサポートする。また、各チップには4つのHBMスタックが搭載され、合計64GBのHBM2eを提供する。HBMメモリの総帯域幅は推定1.8 TB/sに達し、HPCやAIのワークロードにとって大きな恩恵となるはずだ。

Rhea1の最初の設計にはHBMは含まれていなかった。しかし、アガム・シャーが2024年6月にHPCwireで報じたように、サムスン製のHBMを搭載するようチップが再設計されたため、出荷日が遅れた。ネットワーク面では、Rhea1は104レーンのPCIe Gen5を介してデータを転送し、Arm Neoverse CMN-700コヒーレント・メッシュ・ネットワーク・オン・チップ（NoC）インターコネクトを介して、演算要素とI/O要素を接続する。

「Rhea1により、我々は欧州連合がEuropean Processor Initiativeコンソーシアム、ひいてはSiPearlに託した使命、すなわちハイエンドプロセッサ技術とそれに関連する専門知識を欧州に持ち帰るという使命を果たしている」とノットン氏は言う。

欧州のギガファクトリー向けCPU

HPCの専門家が指摘しているように、今日の主なボトルネックは処理能力ではなく、データの移動とエネルギーであり、これはGPUにとって不利な状況だ。もしプロセッサが、例えばGPUとCPU間のデータのやり取りといったデータ移動の負担に過度に追われることになれば、たとえ何エクサフロップスの演算能力を持っていようとも、メモリ帯域幅によって制限されてしまうことになる。

中国は、最近TOP500リストの首位に立った「LineShine」と呼ばれる自国のスーパーコンピュータを通じて、この教訓を学んだようだ。「LineShine」は、ARM9命令セットに基づく「LingKun LX2」チップを含め、すべて中国製の機器で構成されている。チップレットアーキテクチャを採用したこれらのチップにはベクトルエンジンと行列エンジンが内蔵されており、これにより別途のAIアクセラレータが不要となっている。また、「Rhea1」と同様に、DDRとHBMの両方を使用する混合メモリシステムを採用している。

	ドイツのユーリッヒ・スーパーコンピュータ・センターに設置されたEuroHPCのJupiterクラスタ

Rhea1は、ユーリッヒ・スーパーコンピュータ・センターに設置されるEuroHPC初のエクサスケールシステムであるJupiterクラスタ・モジュールにも導入される予定だ。このクラスタモジュールには、Rhea1を搭載した1,300台以上のノードが配備される予定だ。すでに稼働している「Jupiter Booster」モジュールには、InfiniBandネットワークに接続された約24,000個のエヌビディア GH200スーパーチップで構成される、約6,000台の演算ノードが搭載されている。

SiPearlはすでに、新たなチップ設計を進めている。Rhea2は、Rhea1で採用された大型のモノリシックダイとは対照的に、チップレットベースの設計に移行する。SiPearlは2027年にRhea2のテープアウトを完了する予定だ。このチップは、ブルイエール＝ル＝シャテルにあるCEAのTGCCスーパーコンピュータセンターに設置される「Alice Recoque」クラスタの一部となる予定だ。

一方、SiPearlは、欧州の防衛、航空宇宙、政府機関、および民間データセンター向けのRhea1のバージョン開発も進めている。Athena1では、顧客は16、32、48、64、または80個のArm Neoverse V1コアから選択できる。これもTSMCが製造するAthena1は、2027年下半期に納入される予定だ。Athena1のパッケージングは当初台湾で行われるが、SiPearlは欧州の産業基盤構築を支援するため、これを欧州に移管する計画だ。

最終的には、高性能コンピューティング向けの欧州サプライチェーンを構築することが目標だ。先週、SiPearlは、欧州委員会の200億ドル規模の計画の一環として、欧州のギガファクトリー建設を目指すイニシアチブ「AETHER Infrastructures」への参加を発表した。フランスのストラスブール地域に、FR-SXB1とFR-SXB2の2つのデータセンターを建設する計画はすでに進行中であり、これら2つのデータセンターの合計容量は42メガワットとなる。この計画では、AETHERコンソーシアムが、SiPearlのシステムおよびコンポーネントを採用し、ネットゼロ方式で400MWを超えるデータセンター容量を構築することが予定されている。エヌビディアおよびAMDプロセッサを搭載した高性能サーバの欧州メーカーである2CRSi、ならびにAIアクセラレータの開発を手掛ける欧州企業Axelera AIのシステムやコンポーネントを採用し、400MWを超えるデータセンター容量をネットゼロ方式で構築する予定だ。

「SiPearlの高性能プロセッサとAxelera AIのアクセラレータを、2CRSiの高密度サーバに組み合わせることで、最も要求の厳しいAIワークロードを処理できる完全なハードウェアソリューションを提供する。さらに、欧州の主権確保という付加価値も得られる」とノットン氏は述べた。

AIブームが拡大し続ける中、SiPearlをはじめとする各社は、欧州中心のハイパフォーマンスコンピューティングを構築しようとする欧州側の新たな動きに乗じ、この波に乗ろうとしている。これまでのところ、その戦略は功を奏しているようだ。