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Fujitsu(富士通)——从 SPARC64、A64FX 到下一代 MONAKA

Fujitsu

Fujitsu Limited(富士通)是日本最重要的信息技术企业之一,也是一家拥有深厚 CPU 自主设计能力的计算机公司。

IntelAMD 这类面向个人电脑和通用服务器市场的大型 CPU 厂商不同,Fujitsu 的处理器发展路线长期集中在高端 UNIX 服务器、大型机和超级计算机领域。

从早期的 SPARC64,到“京”超级计算机,再到采用 Arm 架构的 A64FX,以及面向下一代数据中心的 FUJITSU-MONAKA,Fujitsu 在高性能 CPU 领域形成了一条非常独特的发展路线。

Fujitsu 成立于 1935 年,最初是一家通信设备制造企业,后来逐渐扩展到计算机、服务器、软件、通信和 IT 服务等领域。

Fujitsu 为什么是一家重要的 CPU 企业?

今天提到 CPU,人们最容易想到的是:

Intel

AMD

Apple

Qualcomm

Ampere

但 Fujitsu 在 CPU 历史上的地位相当特殊。

它不是依靠销售数以亿计的 PC 或手机处理器建立影响力,而是长期自己设计用于高可靠服务器和超级计算机的高性能处理器。

Fujitsu 的 CPU 技术积累覆盖:

高性能 CPU 微架构

RISC 处理器设计

大型服务器

超级计算机

高速缓存系统

高带宽内存

向量计算

片间高速互连

高可靠性设计

低功耗计算

因此,Fujitsu 更像是一家“高端计算处理器设计公司”,而不是传统意义上的消费级 CPU 厂商。

SPARC64:Fujitsu 的经典 CPU 系列

Fujitsu CPU 历史中最重要的品牌之一,就是 SPARC64。

SPARC 是一种经典的 RISC 指令集架构,最初由 Sun Microsystems 推动发展。

Fujitsu 从上世纪 90 年代开始开发自己的 SPARC64 系列处理器,并持续进行了多代设计。Fujitsu 官方资料将 SPARC64 描述为基于 SPARC V9 架构、由 Fujitsu 长期开发的处理器系列。

SPARC64 后来广泛应用于 Fujitsu 的高端 UNIX 服务器和超级计算机。

其中包括:

SPARC64 V

SPARC64 VI

SPARC64 VII

SPARC64 VIIIfx

SPARC64 IXfx

SPARC64 X

SPARC64 X+

SPARC64 XII

等多个世代。

这使 Fujitsu 成为 SPARC 生态中最重要的处理器设计企业之一。

从企业服务器走向超级计算机

Fujitsu 并没有把 SPARC64 仅仅作为服务器 CPU 使用。

它还将自己的 CPU 技术带入了超级计算机。

一个重要代表就是日本的“京”(K Computer)。

“京”由日本理化学研究所和 Fujitsu 联合开发,于 2011 年登上 TOP500 超级计算机排行榜第一名。

这一时期的经验,对 Fujitsu 后来的 CPU 设计产生了很大影响。

Fujitsu 在处理器、内存、互连、操作系统、编译器以及整个 HPC 系统之间进行协同设计。

这种能力后来直接延续到了 A64FX。

A64FX:Fujitsu CPU 历史上的转折点

A64FX 是 Fujitsu 最具有代表性的现代 CPU 之一。

它最大的变化,是 Fujitsu 从过去长期使用的 SPARC 架构,转向了 Arm 架构。

A64FX 使用:

Armv8.2-A

以及面向高性能向量计算的 SVE,也就是 Scalable Vector Extension。

Fujitsu 不只是简单采用 Arm 指令集。

在 SVE 的开发过程中,Fujitsu 本身也是 Arm 的重要合作伙伴之一,并将相关技术真正应用到了 A64FX 处理器中。

A64FX 的核心规格

A64FX 面向 HPC,也就是 High Performance Computing——高性能计算。

其主要设计包括:

48 个计算核心

辅助核心

512-bit SVE 向量运算

32 GiB HBM2 高带宽内存

约 1 TB/s 的峰值内存带宽

7nm FinFET 工艺

约 87 亿个晶体管

Fujitsu 官方公布的 A64FX 设计中,48 个计算核心配合 HBM2,可以实现 1024 GB/s 的峰值内存带宽。

这说明 A64FX 的设计重点并不仅仅是提高 CPU 时钟频率。

它真正强调的是:

计算能力

内存带宽

向量处理

能效

大规模并行能力

之间的整体平衡。

为什么 A64FX 使用 HBM?

传统服务器 CPU 通常使用 DDR 内存。

A64FX 却把 HBM2 高带宽内存直接作为处理器节点的主要内存系统。

原因很简单。

很多科学计算并不是计算单元不够快,而是 CPU 等待内存数据的速度太慢。

如果 CPU 每秒可以进行大量浮点计算,但内存无法及时提供数据,再强大的计算核心也会停下来等待。

HBM 的优势就是拥有非常高的内存带宽。

A64FX 的峰值内存带宽达到约 1 TB/s。

这使它特别适合:

科学模拟

气候计算

流体力学

材料科学

人工智能

工程仿真

大型矩阵计算

等高度依赖内存带宽的工作负载。

A64FX 与“富岳”超级计算机

A64FX 最著名的应用,就是日本超级计算机“富岳”(Fugaku)。

富岳由日本理化学研究所 RIKEN 与 Fujitsu 联合开发。

整个系统包含 158,976 个计算节点,每个节点使用一颗 A64FX CPU

2020 年,富岳登上 TOP500 超级计算机排行榜第一名。

更重要的是,富岳证明了一件以前很多人并不确定的事情:

Arm 架构不仅可以用于手机和低功耗设备,也完全可以进入世界最高等级的高性能计算系统。

从这一点来看,A64FX 对 Arm 服务器和 Arm HPC 生态的发展具有非常重要的象征意义。

Fujitsu 的 CPU 设计思路

从 A64FX 可以明显看到 Fujitsu 与传统 PC CPU 厂商不同的设计哲学。

Intel Core 或 AMD Ryzen 往往需要面对非常广泛的通用计算场景。

而 Fujitsu 更强调根据目标系统设计 CPU

它关注的不只是:

一个核心到底有多快。

还要考虑:

几十万个 CPU 核心如何连接?

内存能否及时提供数据?

CPU 每瓦能够完成多少计算?

计算节点之间怎样交换数据?

系统运行几年后能否保持可靠?

编译器能否充分利用向量单元?

因此,Fujitsu 的优势并不只是“设计一颗 CPU”。

而是能够同时设计:

CPU

内存体系

节点架构

高速互连

编译器

系统软件

超级计算机

这种系统级能力,是 Fujitsu 在 HPC 市场中的核心技术资产。

从 A64FX 到 FUJITSU-MONAKA

A64FX 主要面向超级计算机和 HPC。

但 Fujitsu 下一步的目标明显更大。

Fujitsu 正在开发新一代 Arm 处理器:

FUJITSU-MONAKA。

按照 Fujitsu 截至 2026 年公布的路线图,MONAKA 计划在 2027 年推出,目标市场不再局限于超级计算机,而是扩展到:

数据中心

云计算

AI

HPC

数据分析

边缘计算

企业计算

等更加广泛的领域。

这代表 Fujitsu CPU 战略的一次重要变化。

过去 Fujitsu 的处理器很多是为自己的服务器或超级计算机项目设计。

MONAKA 则明显希望进入更广泛的商业数据中心市场。

MONAKA 使用 Armv9

FUJITSU-MONAKA 将采用 Armv9 架构,并支持 SVE2 向量扩展。

它延续了 Fujitsu 在 A64FX 上积累的向量计算经验,同时进一步面向 AI、数据中心和通用高性能计算。

Fujitsu 也把能效作为 MONAKA 的核心卖点之一。

现代数据中心面临的一个巨大问题,就是功耗。

CPUGPUAI 加速器的性能不断提升,但与此同时,整个数据中心所消耗的电力也越来越大。

因此未来 CPU 的竞争,不只是:

谁更快?

还包括:

每瓦性能有多高?

这正是 Fujitsu 希望重点突破的方向。

MONAKA 采用先进 Chiplet 架构

MONAKA 也将从 A64FX 相对传统的单芯片设计进一步走向 Chiplet。

根据 Fujitsu 和 Arm 已公布的信息,其规划采用先进 2nm 计算芯粒,并结合其他工艺节点制造的缓存和 I/O 芯粒,再通过先进封装进行连接。

Arm 公布的 MONAKA 路线包括 2nm Compute Die、5nm SRAM Cache Die 和 I/O Die,并通过 2.5D、3D 封装技术组成处理器。

这与现代高端 CPU 的发展方向一致。

将整颗超大型处理器拆成多个 Chiplet,可以更灵活地分别优化:

CPU 核心

缓存

I/O

内存控制器

芯片面积

制造良率

以及制造成本。

面向高核心数服务器

MONAKA 的目标也不再只是单纯的超级计算节点。

Fujitsu 计划把它做成真正的数据中心级 Arm CPU

已经公布的路线显示,MONAKA 双路系统计划可扩展到最高 288 个 CPU 核心,并支持 DDR5、PCI Express 6.0 和 CXL 3.0 等数据中心技术。

这说明 Fujitsu 瞄准的竞争对象正在发生变化。

未来它面对的不只是传统 HPC CPU,还可能需要与:

Intel Xeon

AMD EPYC

Ampere

AWS Graviton

以及其他 Arm 数据中心处理器

共同竞争。

Fujitsu CPU 的主要应用领域

Fujitsu 处理器的典型应用主要集中在高端计算市场。

超级计算机

这是 Fujitsu 最有代表性的领域。

从“京”到“富岳”,Fujitsu 一直拥有完整的大型超级计算机设计能力。

科学计算

包括:

天气预测

气候模拟

流体力学

材料科学

天文学

地震研究

生命科学

药物研究

等。

AI 和数据分析

A64FX 已经加入适用于 AI 和低精度计算的设计。

未来 MONAKA 则进一步把 AI 作为重要目标市场。

企业级计算

SPARC64 长期用于 Fujitsu 的高可靠 UNIX 服务器。

未来 MONAKA 则希望把这种高可靠设计经验带入现代 Arm 数据中心。

云和数据中心

这是 Fujitsu 下一阶段 CPU 战略中非常重要的新市场。

如果 MONAKA 能够成功进入商业服务器生态,Fujitsu 就可能从一家主要服务 HPC 市场的 CPU 设计企业,进一步成为全球 Arm 数据中心 CPU 市场的参与者。

Fujitsu CPU 的优势

Fujitsu 最大的优势之一,是非常深的高性能计算技术积累。

它同时拥有:

CPU 微架构设计经验

超级计算机设计经验

大型机技术

高可靠服务器经验

编译器技术

HPC 软件技术

高带宽内存经验

高速互连技术

以及超大规模系统集成能力。

很多企业能够设计一颗处理器。

但能够把 CPU、网络、内存、编译器和几十万个计算核心组成一台世界级超级计算机的企业非常少。

这就是 Fujitsu 的特殊之处。

Fujitsu 面临的挑战

Fujitsu 的问题也非常明显。

它在 PC 和普通服务器 CPU 市场中的生态规模远远小于 IntelAMD

进入商业数据中心市场之后,CPU 性能只是竞争的一部分。

真正决定 MONAKA 能否成功的,还包括:

Linux 支持

编译器

数据库

虚拟化

云平台

服务器厂商

AI 软件

开发工具

企业应用认证

以及整体 Arm 服务器生态。

这也是为什么 MONAKA 与过去专门面向超级计算机的 A64FX 有很大区别。

Fujitsu 现在不仅需要造出一颗优秀的 CPU,还需要建立一个能够被大量企业真正使用的平台。

Fujitsu 在 CPU 行业中的定位

如果简单地给 Fujitsu 定位,可以把它归类为:

高性能计算 CPU 设计企业

Arm 服务器 CPU 开发企业

超级计算机处理器企业

高可靠企业级处理器企业

它不是 IntelAMD 那样的主流 PC CPU 公司。

也不是 Qualcomm 那样以移动 SoC 为核心的企业。

Fujitsu 最独特的地方,是它把数十年的服务器、大型机和超级计算机经验集中到了处理器设计上。

从 SPARC64,到 A64FX,再到下一代 FUJITSU-MONAKA,这条路线实际上反映了 CPU 行业过去几十年的一次巨大变化:

SPARC RISC

高性能专用 CPU

Arm HPC

Arm 数据中心 CPU

Fujitsu 正从传统的日本高端计算机制造商,逐渐转向下一代 Arm 高性能计算平台提供商。

总结

Fujitsu 是全球 CPU 行业中非常特殊的一家公司。

它没有 IntelAMD 那样巨大的消费级 CPU 市场,也没有 Apple 那样庞大的终端设备生态。

但在高性能 CPU、超级计算机和高可靠计算领域,Fujitsu 拥有非常深厚的技术积累。

SPARC64 展示了 Fujitsu 在传统 RISC 和企业服务器处理器领域的实力。

A64FX 则把 Arm 架构带到了世界顶级超级计算机。

而正在开发的 FUJITSU-MONAKA,则代表 Fujitsu 希望把这种超级计算机级 CPU 设计能力进一步带入商业数据中心、AI 和云计算市场。

因此,如果研究全球 CPU 企业,Fujitsu 是一个不能忽略的名字。

它代表的不是普通消费级 CPU 路线,而是一条从大型机、UNIX 服务器、超级计算机一路发展到 Arm 数据中心处理器的独特技术路线。