手のひらに収まる CPU や GPU を思い浮かべることに慣れてしまっているなら、もう一度考え直してください。Cerebras Systems は、コンピューターのキーボードと同じくらいの大きさの、これまでで最大のチップを設計したと発表しています。
Cerebrasは今夜、スタンフォード大学で開催されるHot Chipsカンファレンスで、この巨大なチップを発表する予定です。最大のGPUは211億個のトランジスタを搭載し、815平方ミリメートルのダイスペースを必要としますが、Cerebras Systemsのチップは 1兆2000億個のトランジスタを搭載し、46,225平方ミリメートルのシリコン面積を必要とします。これは71.64平方インチ、つまり約8インチ×9インチの長方形チップに相当します。その大きさはあまりにも大きく、CerebrasはPCのキーボードと比較した写真を公開しました。
いいえ、CerebrasチップはPC向けに設計されたものではありません。しかし、本当にそうなのでしょうか？Cerebrasは、既に顧客のワークロードを実行していると主張しています。しかし、同社はコア数やメモリ容量、製造コストといった重要な詳細を明かしていません。興味深いことに、このチップはTSMCの比較的古い16nmプロセス技術で製造されています。
セレブラスシステムズCerebras Systems チップの仕様。
セレブラスは、データセンターのワークロードにおいて大きな割合を占め、かつ増加の一途を辿っているディープラーニング向けに、このチップを設計しました。同社はこのチップを「ウエハスケール」のニューラルネットワーク実装と位置付け、ロジック、インターコネクト、メモリを単一のシリコン上に集約しています。製造コストは高くなる可能性がありますが、同社はオンチップインターコネクトの方が、個別のコアを構築して接続するよりも高速かつ低コストであると考えています。
しかし、チップの目を見張るような大きさは、思わず眉をひそめずにはいられません。考えてみてください。Intelの初代Itaniumプロセッサ（コードネームMcKinley）は、2002年のデビュー当時、2億2100万個のトランジスタを搭載し、まさに巨大プロセッサと評されました。しかし、CerebrasチップはMcKinleyの5000倍以上のトランジスタを搭載し、ダイサイズは56倍以上です！Hot Chipsで発表されたIBMの次期Power9でさえ、トランジスタ数はわずか80億個です。
セレブラスシステムズこちらは、Cerebras チップです。大きさがわかるように野球ボールを背景にして表示しています。
これほど巨大なチップの製造には、製造と冷却だけでも多くの大きな課題が伴います。また、セレブラス社も認めているように、これほど巨大なチップを製造上の欠陥なしに製造することは不可能です。どのチップメーカーも製造上の欠陥に悩まされており、すべてのウェハーから一定数の「不良」チップが廃棄されるからです。セレブラス社の場合、欠陥によって一部のコアが使用不能になることを想定し、冗長性のある処理コアを設計に組み込んでいます（ただし、コアの数は公表されていません。合計で40万個以上あります）。コア同士を接続するI/Oファブリックは、欠陥のあるコアを迂回してルーティングすることができます。
直感に反するが、モノリシックチップを1つだけ設計すると、実際には製造コストを削減できる。「チップが1つだけなので、消費電力とスペースを大幅に削減しながら、必要な機能をすべて実現できるのです」と、後にAMDに買収されたSeaMicroの元チーフハードウェアアーキテクト、そしてAMDのデータセンターサーバーソリューション事業を率いたショーン・リー氏は語る。
これほど巨大なチップを冷却するには、ヒートシンクとファンだけでは不十分です。セレブラス社によると、シリコンの上に「コールドプレート」を取り付け、複数の垂直に取り付けられた水パイプを使ってチップを直接冷却します。チップは従来のパッケージに収まらないほど大きいため、セレブラス社はPCB、ウエハー、両者を接続するカスタムコネクタ、そしてコールドプレートを組み合わせた独自のパッケージを設計しました。
Hot Chipsカンファレンスでデビューしたチップは数多く、その後は二度と姿を現さなかった。Cerebrasもほぼ間違いなく同じカテゴリーに入るだろう。PCでこのようなチップを見ることはまずなく、サーバー分野でも長期的には生き残れないかもしれない。しかし、Hot Chipsの魅力は、どんなチップが登場するか全く予測できないことにある。そして、Cerebrasプロセッサは確かに驚異的だ。
このストーリーは午後に詳細を追加して更新されました。
