制造业:12月29日

Chiplet-based exascale计算机
在最近的IEEE国际电子设备会议(IEDM) CEA-Leti上发表了一篇论文3 d chiplet技术,使exascale-level计算系统。

美国和其他国家正在亿亿级。今天的超级计算机以每秒浮点运算。世界上最快的超级计算机可以达到数百次。明年,世界上最快的系统将达到exaflop或exascale水平。

Exascale计算机的计算能力至少10¹⁸,或十亿年,每秒浮点操作。这是两个或更多倍今天的超级计算机的速度。Exascale系统将启用新的突破在医学、物理、科学发现、气象预测等。

基于经典的计算方法,亿亿级比量子计算是不同的。在经典计算中,信息存储在比特,可以“0”或“1”。在量子计算中,信息存储在量子比特,或量子位可以存在“0”或“1”或两者的结合。

叠加态使量子计算机能够执行数百万的计算,使它优于传统的系统。但量子计算仍处于起步阶段,还有很长的路要走。所以现在,传统的超级计算机在高性能计算(HPC)中占据主导地位。

使exascale系统,与此同时,CEA-List CEA-Leti,研究机构在东航,发表了一篇论文在一个叫做ExaNoDe 3 d封装技术。这个架构对exascale计算机铺平了道路。

ExaNoDe实际上是一个multi-chip模块(MCM)架构,集成在一个系统。还在研发、MCM结合了两种fpga和一个单独的chiplet-like架构在同一衬底。fpga执行预处理功能和作为接口共享double-data-rate (DDR)内存架构。

在一个单独的衬底的一部分,有六个左右chiplets或堆放在一个活跃的插入器死去。chiplets本身是基于一个28 nm FD-SOI技术。每个chiplet或死16芯集成。每一个都是堆叠和保税积极使用20μm音高microbumps插入器。主动插入器是基于一个65纳米CMOS技术。

“每个chiplet是建立在网络芯片,确保四个功能集群之间的通信通道。它的拓扑结构是一个2 d网格每chiplet四个路由器,连接到集群,允许通信在每个地理方向,”丹尼斯Dutoit说CEA-List科学家,在IEDM一篇论文。“每个chiplet嵌入两个专用加速器,卷积处理器和交通生成器与自己的记忆的层次结构。Chiplets与邻居分享数据通过一个活跃的插入器使用短延小节距并行链接。的插入器中央通信作用与灵活的互连和FPGA接口。”

ExaNoDe嵌入50000 3 d互联,20μm TSV音高和20μm microbumps。”进行了模拟和嵌入式流量发生器用于生成chiplets之间交通拥挤:1.2 gb / s的传输速率每3 d互连。结合20μm音高,整体带宽密度达到375 gb / s / mm²,”Dutoit说。”测量,与建筑外推,表明综合集成chiplets积极插入器与裸露的骰子MCM覆盖超宽范围的工作量对于下一代可伸缩性和高性能计算节点。这种技术可以将节能加速器与通用cpu活动插入器在一个水平,然后用裸露的3 d IC骰子二级multi-chip模块内。

“这些研发成功打开一个朝着异构处理器,使exascale-level超级计算机,“Dutoit说。“我们证明了共同改进先进的架构与3 d集成技术实现所需的水平的计算性能和带宽HPC。”

新的“前沿”exascale系统
美国能源部正准备安装新的和快速exascale计算机在橡树岭国家实验室。

定于2021年安装,预计所谓的前沿exascale计算机执行任务1.5 exaflop或每秒一百亿亿次浮点操作。执行计算快50倍比今天的超级计算机,前沿是针对多个应用程序,如科学发现、能源保障、经济竞争力和国家安全。它还将提供新功能深度学习,机器学习和数据分析应用程序从制造业到人类健康。

卡洛斯·琼斯/ ORNL的照片。

前沿的工作一段时间。2019年,美国能源部宣布与构建前沿克雷超级计算机在橡树岭。克雷最近被惠普收购企业(HPE)。

该系统是基于克雷沙士达山的架构和弹弓互连。它将AMD Radeon本能的EPYC CPU和GPU技术。

前沿将驻留在橡树岭前数据中心领导计算设施的克雷XK7泰坦超级计算机。一旦一个世界上最强大的超级计算机,泰坦去年退役后七年的服务。

为了适应边境,橡树岭是改进的20000平方英尺的房间。在房间里,地板由超过4500个新瓷砖重48英镑或110吨。

房间也会由系统将很酷的前沿。新的超级计算机的冷却水塔系统体积的130000加仑。塔也将由350马力的水泵可以移动超过每分钟5000加仑的高温水通过前沿系统。

“泰坦在高峰可能消耗大约10兆瓦的电力。在高峰,边境将消耗约30兆瓦。如果你使用更多的权力,你必须摆脱额外的热量,所以我们增加相当于40兆瓦的冷却能力,约11000吨,Frontier-much大管道分发冷水的电脑,”贾斯汀?威特说,OLCF项目主任,美国能源部科学办公室用户设施位于橡树岭。“此外,超级计算机系统已成为重密度和每一代新产品,和前沿也不例外,所以我们升级的地板,所以它可以支持体重。”

Exascale天
不久前,Exascale计算机行业庆祝的一天。它庆祝exescale电脑的出现。

在一篇博客,布兰登Draeger HPE的计算产品营销团队负责人。提供更多关于exascale计算机的信息。