欧州のチップ独自性が米国チップ企業のエクサスケール・アプローチを変革へ

Agam Shah オリジナル記事はこちら

欧州のエクサスケールコンピューティングに対する独自のアプローチは、米国のチップメーカーの市場開拓計画を複雑にしており、その過程で、地元のチップメーカーに力を与えている。

米国とEUが半導体を武器に世界最速のコンピュータを作ろうとする中で、欧州の新興チップメーカーであるSiPearlが早くもその恩恵に浴しているのだ。

フランスに本社を置くSiPearl社は、今後ヨーロッパで発売される最上位システムに独自のアクセラレータを搭載するために、世界のトップチップメーカーから頼られる存在になりつつある。フランスに本社を置くSiPearl社は、ヨーロッパがエクサスケール用のプライマリ・プロセッサを開発する計画の先頭に立っており、SiPearl社のヨーロッパ製CPU「Rhea」は、EUの将来のエクサスケール・コンピュータのロードマップに掲載されている。

米国や中国と同様に、欧州も政府が半導体を政治的な交渉材料にする中、チップの独立性を求めている。EUは、外国技術への依存を減らす一方で、国産のプロセッサとコンポーネントでスーパーコンピュータとエクサスケールシステムを作る努力を強めている。

Top500にランクインしているヨーロッパ最速のスーパーコンピューター2機種、LumiとLeonardoは、米AMD社と米Intel社の独自開発x86チップをベースにしている。Rheaへの移行により、Intel、AMD、NvidiaはSiPearlのチップをEUのエクサスケールシステムに自社のGPUやその他のアクセラレータを搭載するためのゲートウェイと見なしている。

SiPearl社はすでにIntelやNvidiaと提携しているが、今週AMDとの提携を発表した。AMDはInstinct GPUの市場をヨーロッパのスーパーコンピュータに広げたいと考えているようである。

AMDのInstinct GPUは、すでにオークリッジ国立研究所にある世界初のエクサスケールシステム「Frontier」を動かしている。SiPearlとAMDのパートナーシップは、ROCm並列プログラミングフレームワークを改善することで、RheaをAMDのInstinctアクセラレータと互換性を持たせることを軸としている。AMDのエンタープライズGPUはx86チップと互換性があり、GPUにArmベースの互換性を持たせることが焦点となる。

「統合テストと最適化の面で多くの時間を費やす必要があります。それが今、（Intelとの）OneAPIやNvidiaのCUDAでやっていることです。NvidiaはArmで仕事の一部をやったので、AMDにとっては参入障壁が低くなり、少し楽になりました」と、SiPearlのCEOであるフィリップ・ノットン氏は、ダラスのSC22でHPCwireとのインタビューに答えた。

AMDとの提携により、SiPearlはRheaとともに、より幅広いGPUをハイパフォーマンスコンピューティングの顧客に提供できるようになるとノットン氏は述べ、AMDとの提携はSiPearlがOneAPIでIntelと行ったことと非常に似ていると付け加えている。

「我々は、我々のチップとIntelのチップがOneAPIで動作することを保証するために、両端に専門のチームを持っています。そして、それが今、AMDに対して発表したものです」とノットン氏は語った。

ハードウェアだけでなく、EUのエクサスケールへの道には、チップやアクセラレータのためのツール、コンパイラ、ランタイム、システム統合ツールも含まれる。EUは、EPI（European Processor Initiative）、EUPEX（European Pilot for Exascale）、EuroHPCを含む複数の取り組みに資金援助を行っている。これらの取り組みには、学術研究者や、BullSequanaシリーズでエクサスケールシステムの構築を計画しているAtos社などの欧州の商業組織が参加している。

Rheaプロセッサは、EUのエクサスケールシステム構築の青写真の中心にあり、Nvidia、AMD、Intelがより多くの欧州エクサスケールビジネスを獲得するためには、Rheaとのソフトウェア互換性が重要である。EPIが発表したロードマップによれば、Rhea CPUをベースにした最初のエクサスケールシステムは、2023年か2024年に稼動する可能性があるという。

EUPEXは、Rheaプロセッサ、AtosのBXI（BullSequana eXascale Interconnect）スイッチ、OpenSequanaラックでリファレンスシステムを構築している。各ラックには、最大で96個のRhea GPUと32個のGPUが搭載されている。EUPEXのシステムでどのようなGPUが使われるかは明らかにされていない。

欧州初のエクサスケールスパコンは、JUPITER（Joint Undertaking Pioneer for Innovative and Transformative Exascale Research）で、Forschungszentrum Jülich（FZJ）のキャンパスに設置され、Jülich Supercomputing Centreが運用する予定だ。本稼働は2023年を予定しており、ユーリッヒではハードウェア調達プログラムの一環としてRFPを送付している。

JUPITERのハードウェア仕様はまだ明らかになっておらず、欧州の主権的な技術でシステムが構築されるかどうかは定かでない。このシステムは、EUが計画している全ユーロのスーパーコンピュータ開発に先駆けて構築される。

Forschungszentrum JülichのRG次世代アーキテクチャおよびプロトタイプの責任者であるエステラ・スアレス氏は、カンファレンス会場でHPCwireに対して、JUPITERではヨーロッパ製の技術にシフトしたいという希望があるが、その最終構成はハードウェアメーカーが提供する提案に依存していると述べている。

「このシステムは、半分が EuroHPC の資金援助を受けており、できるだけ多くのヨーロッパの技術をシステムに搭載することが課題となっています。最終的には、調達の範囲内で何が提供されるか、ベンダーが何を持ち込むか……そしてどうなるかに依存します。しかし、ヨーロッパの技術的な特徴はぜひとも取り入れたい」とスアレス氏は語った。

ユーリッヒ・スーパーコンピューティング・センターでは、すでにインテルとNvidiaのチップや、D-Waveの量子アニーリングシステムを含むコンピューターなどをテストしている。

SiPearlは、2019年にEUからの資金提供を受けて設立さ れた。現在では6カ所にオフィスを構え、EUの資金でスタートしたとはいえ、営利団体である。

「チップ企業の経営方法は、価値的にかなり高いところに行く必要があるんです。ソフトウェアがないチップを売るだけでは、死んでしまう。やればやるほどいいんです」 とノットン氏は言う。

EPIの汎用プロセッサのロードマップでは、2024年に5nmプロセスで作られるRhea2、2025年以降に第3世代のチップを予定している。Rheaチップは、これまで欧州の技術であったArmをベースにしており、欧州の企業が、ライセンスが自由な命令セットアーキテクチャであるRISC-Vに現実的に移行できるまでの応急処置技術としても捉えられている。Rheaチップは、ArmのCPUとRISC-Vのコントローラを混載している。

カリフォルニア大学バークレー校の教授でRISC-Vの開発者の一人であるクルステ・アサノビッチ氏は、Supercomputing 2022カンファレンスでのスピーチで、RISC-Vアーキテクチャはソフトウェア、互換性、その他の問題のために高性能コンピュータにはまだ適していない、と述べた。

SiPearl社のノットン氏は、Armの設計をライセンスすることが、欧州が国産チップを開発するという目標を達成するためのアーキテクチャを立ち上げる最も手っ取り早い方法であると述べた。

「10年ではなく3年でチップを開発できるような迅速な市場投入を望むなら、Armはx86を超える競争力のある唯一のコアです」、とノットン氏は述べた。

EU は独自の CPU を持っているが，エクサスケールの目標に到達するためには，アクセラレータを米国企業に依存する必要があるかもしれない．EPIは高性能アクセラレータの開発を並行して進めているが、競争力のある製品を開発するまでは何年もかかるかもしれない。

EPIの高性能アクセラレータはEPACと呼ばれ、RISC-Vをベースにしており、非独占的で複製が容易であるという欧州の目標に合致している。また、EPIは、国産のアクセラレータが、EPIが開発した他のチップと容易に接続できるようにしたいと考えている。

「EPIが次のNvidiaを手に入れたなどというメッセージを発信してはいけません。これには、多くの時間と多くの技術が必要です。もしかしたら、そこにたどり着くかもしれないし、そうでないかもしれない」と、Barcelona Supercomputing Centerのシニアリサーチャーのフィリッポ・マントバーニ氏は、展示会場でHPCwireに語っている。

EPIのアクセラレータ開発の取り組みのリーダーでもあるマントヴァーニ氏は、「より大きな目標は、チップやアクセラレータを作る上での強力な知識ベースを作ることであり、これはヨーロッパの専門知識や地域で繁栄するエコシステムを開発する上で重要です」と述べている。

「本当に重要なのは、良いチップを作るために必要な知識の連鎖全体を構築するために、欧州の支援を受けることです。黒板に書いてあるような優れたアーキテクチャーのアイデアだけでは十分ではありません。アーキテクチャから、マッピング、技術、テープアウト、コンパイラ、ソフトウェアなど、一連の知識が必要なのです」とマントヴァーニ氏は語った。