新年を迎える数日前に公開された文書の中で、IntelはSapphire Rapidsマイクロアーキテクチャをベースとする次期XeonスケーラブルプロセッサがオンパッケージHBMメモリをサポートすることを確認しました。HBMを搭載したメモリサブシステムは、DDR4やDDR5といった従来型のメモリを使用するサブシステムと比較して、CPUが利用できる帯域幅を大幅に増加させます。つまり、将来のCPUは、同じパッケージに十分な量のHBMメモリを搭載した現在のGPUに似たものになる可能性があります。
HBMサポートを確認
ここ数ヶ月、IntelがSapphire RapidsにHBMメモリのサポートを追加する可能性があるという噂が出回っています。Intelは、命令セット拡張および将来の機能に関するプログラミングリファレンス（@InstLatX64/Twitterによって発見）の第42版で、Sapphire RapidsがHBMメモリをサポートすることを確認しました。
この文書の第15章では、Sapphire Rapidsマイクロアーキテクチャを搭載した将来のCPUのマシンエラーコードが定義されており、セクション15.1では、これらの将来のプロセッサの統合メモリコントローラに関連するエラーコードについて具体的に言及しています。この章では、その他の詳細の中でも、HBMコマンド/アドレスパリティエラーとHBMデータパリティエラーのエラーコードについて言及しており、これは基本的にSapphire RapidsがHBMタイプのメモリに対応できることを意味します。
インテルはこれまでに、Sapphire Rapidsプロセッサが、データ・ストリーミング・アクセラレーター（DSA）テクノロジーを搭載した8チャネルDDR5メモリコントローラーを搭載することを公式に発表しており、この技術は既存のDDR4ベースのメモリサブシステムと比較して大幅な帯域幅向上を実現するはずです。さらに、このチップはインテルの次世代Optaneメモリモジュールをサポートします。
詳細は不明
様々なCPUアーキテクトがマイクロプロセッサのオンボードHBMサポートを長年構想してきたため、Sapphire RapidsにオンボードHBMを追加することは必ずしも画期的なコンセプトとは言えません。IntelがオンボードHBMをどのように実装し、どのように活用していく予定なのかは、今後の動向にかかっています。
世界最速スーパーコンピュータ「富岳」に搭載されている富士通の48コアA64FXプロセッサは、32GBのHBM2メモリを搭載していますが、実際にはDDR4メモリをサポートしていないように見えます。A64FXチップは、高性能GPUと同様に、インターポーザーを介してHBM2に接続されています。
一方、AMDのX3DとIntelのFoveros 3Dスタッキング技術は、チップレットやその他のダイ（メモリデバイスなど）を積み重ねることでチップの小型化を可能にします。残念ながら、IntelはSapphire RapidsにFoverosを採用する予定があるかどうかについて、これまで公に発表していません。
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さらに重要なのは、IntelがSapphire RapidsでHBMをどのように活用する予定かということです。同社は一部製品でDDR5の代わりにHBMを採用する可能性があります。これらのCPUモデルは、DDR5対応のCPUほど多くのメモリをサポートできませんが、代わりに膨大な帯域幅を提供します。また、消費電力も大きいため、メーカーは特定のアプリケーションにのみターゲットを絞る可能性があります。
Intelは、HBMとDDR5（場合によってはOptaneメモリも）を組み合わせたハイブリッドメモリサブシステムを構築し、両方のメリットを活かすことも考えられます。この場合、HBMはCPUとDDR5の間に位置する巨大なキャッシュのような役割を果たします。歴史的には、AMDとIntelはどちらもオフチップキャッシュを使用してきたため、これは全く新しいコンセプトではありません。一方、消費電力が制約となり、HBMを搭載できるSKUの数が制限される可能性があります。
数々の革新
Intel の Sapphire Rapids プロセッサは、今後登場する Ice Lake-SP チップに比べて、パフォーマンスと機能の面で大幅な飛躍が期待されています。
このCPUは、データセンターやスーパーコンピュータのワークロード向けに設計されたIntelのAdvanced Matrix Extensions（AMX）命令、AVX512_BF16命令、AVX512_VP2INTERSECT命令をサポートする最新のGolden Goveマイクロアーキテクチャに加え、PCIe Gen 5、CXL 1.1プロトコル、DSAアクセラレータもサポートします。コア数、クロック周波数、歩留まりを向上させるため、Sapphire Rapidsはチップレット設計も採用すると予想されていますが、Intelはこれを正式に発表していません。
アントン・シロフはTom's Hardwareの寄稿ライターです。過去数十年にわたり、CPUやGPUからスーパーコンピュータ、最新のプロセス技術や最新の製造ツールからハイテク業界のトレンドまで、あらゆる分野をカバーしてきました。
