EU、初のエクサFLOPスパコンにARMを採用、x86は見送り

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ヨーロッパ初のエクサスケール・スーパーコンピューター「Jupiter」の構成が決定し、エヌビディアにとっては勝利、x86チップ・ベンダーのインテルとAMDにとっては失望となった。2億7300万ユーロを投じて建設されるJupiterスーパーコンピューターは、ARMアーキテクチャをベースとするSiPearl社のRheaプロセッサーとエヌビディアのアクセラレーター・テクノロジーが組み合わされる。

このスパコンは、European High-Performance Computing Joint Undertaking（EuroHPC JU）と、EvidenとParTecを含むコンソーシアムによって構築される。Evidenは、HPCやAIを含む先進的なコンピューティング・イニシアチブに注力するアトスの事業である。

ミュンヘンに近いユーリッヒ・スーパーコンピューティング・センターがこのシステムをホストする（訂正： ユーリッヒ・スーパーコンピューティング・センターはアーヘンに近く、ミュンヘンは約600キロ、375マイル離れている）。設置は2024年初頭に開始される。

具体的には、スーパーコンピューターのメイン・コンピューティング・クラスタはARM CPUをベースとし、初期構成にはx86は含まれない。世界のトップ10スパコンのうち6台がx86チップをベースにしており、ARMをベースにしているのは1台だけである。

インテルにとって、これは大きな失望である。インテルは昨年、330億ユーロを投資して新しいチップ工場を建設し、欧州での研究開発イニシアチブに資金を提供すると発表した。インテルのパット・ゲルシンガー最高経営責任者（CEO）はまた、この地域でのビジネス拡大を目指し、EU首脳とも会談した。

ユーリッヒの最速システムJUWELSは、2021年11月に最後にTop500リストに掲載され、現在は13位にランクされている。ヨーロッパ最速のスーパーコンピューターは、ピーク時309ペタフロップスの性能を発揮するフィンランドの3位「Lumi」と、ピーク時239ペタフロップスの性能を発揮するイタリアの4位「Leonardo」である。

Jupiterは昨年初めて発表され、複数の種類のアクセラレータをコアシステムに接続できるモジュラーシステムとして設計されている。

このスーパーコンピューターは、2020年にAMDのEpyc 7402チップを搭載した44ペタフロップのJUWELSスーパーコンピューターを担当したAtos（現Eviden）やシステムインテグレーターのPartecなど、ほぼ同じ顔ぶれによって作られている。

Jupiterには代わりに、ARMのNeoverse V1 CPU設計に基づくSiPearlのARMプロセッサーが搭載される。サイパールは、多くのアクセラレータに汎用的に対応できるようにRheaチップを設計しており、高帯域幅メモリとDDR5メモリ・チャネルをサポートしている。

	欧州のRheaプロセッサは、比類のないBytes/Flops比で高速な実計算性能と効率を実現するように設計されている。出典 SiPearl

Jupiterにはエヌビディアのブースター・モジュールが搭載される。これは同社のGPUとメラノックスのインターコネクトを含む統合システムである。SiPearlはエヌビディアと協力し、同社のCPUとエヌビディアGPUを接続している。現在のJUWELS Booster ModuleはエヌビディアのA100 GPUを使用しており、JupiterはエヌビディアのH100 GPUにアップグレードされる可能性がある。エヌビディアはH100の後継機の詳細については明らかにしておらず、Jupiterの設置は3ヶ月後に開始される予定だ。

インテルとAMDはJupiterの取引では敗者となるかもしれないが、スーパーコンピューターで彼らのチップが使われることを排除するものではない。Jupiterのモジュラー設計は、ユーリッヒがこれらの企業のGPUやCPUを、コアコンピュートシステムにプラグインするモジュールに追加することを選ぶ可能性があることを意味する。

インテルはSiPearl社と協力し、同社のスーパーコンピューティングGPU Ponte VecchioのOneAPIサポートをRheaに導入した。SiPearlは昨年AMDと提携し、Instinct GPUをRheaチップと互換性を持たせた。

ユーリッヒはまた、機械学習と量子コンピューティングのインフラを構築しており、スーパーコンピューティングセンターは、その施設でホストされるアクセラレーターモジュールとしてプラグインすることを望んでいる。

最近上場企業となったARMは、スーパーコンピューティングにおけるx86の支配を打ち破ろうとしている。理化学研究所計算科学研究センターに設置されている世界で2番目に速いスーパーコンピューター「富岳」は、富士通のARMプロセッサーをベースにしている。

ヨーロッパは、国産CPU設計によるハードウェアの独立を目指しており、JupiterにRhea CPUが採用されたことは驚きではない。

フランスに本拠を置くSiPearl社は、海外のチップ技術への依存を減らすオープンチップ設計の開発を目指すEuropean Processor Initiativeからのシード資金を得て、Rheaの開発を開始した。EPIは、オープンソースのRISC-Vアーキテクチャに基づくチップ設計に重点を置いている。

SiPearl社は、老舗のIntel社やAMD社に比べると比較的新しいチップ設計会社であり、自社のチップがエクサフロップ性能をサポートすることを証明する必要に迫られている。

SiPearlがARMを選んだのは、ARMが確立されており、高性能アプリケーションに対応できるからだ。専門家によれば、RISC-Vがサーバーの主流に採用されるのは何年も先のことだという。EuroHPC JUは、エネルギー効率、パフォーマンス、システムの安定性、プログラマビリティの要件を満たすようJupiterのサプライヤーに要請した。

Jupiterは古典的なコンピューティング・アプリケーションを実行するほか、大規模言語モデルなどのAI技術にも対応するよう設計されている。AIアプリケーションには、創薬を早めるシミュレーションの作成や、気候変動の予測や問題解決のための気象問題のシミュレーションが含まれる可能性がある。

エクサフロップの性能は、LINPACKベンチマークに基づくものと予想される。エヌビディアやGoogleなどは、議論の余地のあるスーパーコンピューティングAIベンチマークを発表しており、しばしば1エクサフロップを超える性能を報告している。

2021年のTop500では、混合精度HPL-AI（High-Performance LINPACK for Accelerator Introspection）ベンチマークがテストされ、ARMベースの理研の総合性能は2.0エクサフロップス（従来のLINPACK測定では442エクサフロップス）にまで押し上げられた。

Jupiterはまた、コンピューティングの独立を達成し、独自技術への依存を減らすというEUの取り組みにおいても大きな前進である。

欧州委員会は先月、製造、次世代半導体技術、研究に430億ユーロの公的資金を投入する「欧州チップ法」を可決した。

この規定では、特にHPCに20億ユーロ、人工知能に16億7,000万ユーロが割り当てられている。HPCの割当ては、EU域内のスーパーコンピューティングと量子インフラの調達と構築に関連するものだ。

しかし、世界最速のスーパーコンピューターを構築する競争において、欧州はまだ米国、中国、日本の後塵を拝している。

米国は今後数年のうちに、ORNLのAuroraとローレンス・リバモア国立研究所のEl Capitanという2つのエクサフロップ・スーパーコンピューターをホストする見込みであり、これによってヨーロッパは再び遅れをとることになる。中国は、すでに複数のエクサフロップ・スーパーコンピューターが稼動しているか、あるいは稼動する見込みであることを示唆している。

ヨーロッパで2番目のエクサスケール・スーパーコンピューターは、2025年末までにフランスで稼動する予定だ。EuroHPC JUが6月に発表したところによると、このスパコンは、フランスのGENCI（Grand Equipement National de Calcul Intensif）、CEA（代替エネルギー・原子力委員会）、オランダの国立スーパーコンピューティングセンターSURFを含むジュール・ヴェルヌ・コンソーシアムによってホストされ、運用される。

Jupiterの総工費は2億7300万ユーロで、当初の予算5億ユーロの半分以上である。Jupiterの立ち上げ費用の約半分はEuroHPC JUが出資し、残りはドイツ連邦教育研究省とノルトライン・ヴェストファーレン州文化科学省が出資している。