AMDのInstinct MI355Xアクセラレータは1,400ワットを消費すると報じられている

前世代機とのパフォーマンス比較では、MI350XのFP8演算スループットは約9.3 PFLOPSですが、より高速なMI355Xは10.1 PFLOPSとされています。これは、Instinct MI325Xの2.61/5.22 FP8 FLOPS（構造化スパースなし/あり）から大幅に向上した数値です。また、MI355XはNvidiaのB300を0.1 FP8 PFLOPS上回っています。

より高速なGPUが登場

ペーパーマスター氏は、業界がスーパーコンピュータ向けにさらに強力なCPUとアクセラレータの開発を続け、今後10年ほどでゼタスケールの性能を達成すると確信していると述べた。しかし、その性能は消費電力の急激な増加を伴い、ゼタFLOPSの性能を持つスーパーコンピュータは500MWの電力を消費する可能性がある。これは原子力発電所の半分の電力に相当する。

ISC 2025において、AMDはトップクラスのスーパーコンピュータの演算性能が約1.2年ごとに倍増するという軌跡を一貫して辿っていることを示すデータを発表しました。グラフは1990年から現在までの性能を網羅し、ピーク時のシステムGFLOPSを示しています。初期の成長はCPUのみのシステムが牽引していましたが、2005年頃からは、CPUとGPU、アクセラレータを組み合わせたヘテロジニアスアーキテクチャへの移行が進みました。AMDが「AIアクセラレーション時代」と呼ぶ現在、El CapitanやFrontierなどのシステムは1エクサフロップスを超え、AI特化型ハードウェアの進化により、指数関数的な成長トレンドが続いています。

しかし、パフォーマンスの向上には消費電力の犠牲が伴います。パフォーマンスの向上を維持するためには、メモリ帯域幅と消費電力のスケーリングが喫緊の課題となっています。AMDのスライドによると、FLOPSあたりの帯域幅比率を維持するためには、GPUメモリ帯域幅を2年ごとに2倍以上に拡大する必要があるとのことです。このため、GPUあたりのHBMスタックの数を増やす必要があり、結果としてGPUとモジュールはより大型化し、消費電力も増大しています。

実際、スーパーコンピュータ向けアクセラレータの消費電力は急速に増加しています。AMDが2023年半ばに発表したInstinct MI300Xのピーク消費電力は750Wでしたが、今週正式発表予定のInstinct MI355Xはピーク消費電力が1,400Wになります。ペーパーマスター氏は、2026～2027年には1,600Wのアクセラレータが登場し、2020年代後半には2,000Wのプロセッサが登場すると予測しています。一方、AMDの競合であるNVIDIAは、消費電力に関してはさらに野心的な姿勢を示しており、レチクルサイズのコンピューティングチップレットを4つ搭載したRubin Ultra GPUは、最大3,600Wの消費電力になると予想されています。

朗報なのは、消費電力の増加に加えて、スーパーコンピュータとアクセラレータの性能効率も急速に向上していることです。AMDのISC 2025基調講演の別のスライドでは、性能効率が2010年の約3.2GFLOPS/Wから、Frontierのようなエクサスケールシステムが登場した頃には約52GFLOPS/Wに向上したことが示されていました。

今後、この性能向上のペースを維持するには、エネルギー効率を2.2年ごとに倍増させる必要があります。1,000倍のエクサフロップス級の性能を実現するゼタスケールシステムでは、約500MWの電力と2,140GFLOPS/W（現在の41倍）の効率レベルが必要になります。このような性能向上がなければ、将来のスーパーコンピューターはギガワット規模の電力を必要とする可能性があり、これは原子力発電所1基分に匹敵し、運用コストがあまりにも高額になる可能性があります。

AMDは、10年後にスーパーコンピュータの性能を飛躍的に向上させるには、アーキテクチャ面で数々のブレークスルーを達成するだけでなく、業界全体がコンピューティング能力の進化に追随し、十分なメモリ帯域幅を確保する必要があると考えています。しかしながら、2030年代には、原子炉をスーパーコンピュータの動力源として利用するという可能性がますます現実的になってきています。

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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。