Tìm hiểu ngay con chip máy tính lớn nhất thế giới

Trong thềm sự kiện SC19 (Super Computing 2019), hãng Cerebras System đã giới thiệu hệ thống máy tính siêu khủng SC-1 thế hệ mới. Trong đó, trái tim của Cerebras System SC-1 cực kỳ đặc biệt khi nó chứa một loại chip có số lượng nhân khổng lồ với một kích thước “khủng”.

Chip Cerebras Wafer Scale Engine (WSE)

Theo đó, nhà sản xuất chip Cerebras đã phát hành một thế hệ mới của “Wafer Scale Engine”. Được sản xuất dựa trên tiến trình 16nm của TSMC, con chip Wafer Scale Engine (WSE) đã khiến giới công nghệ phải choáng ngợp khi mang đến loại chip với 400000 nhân, 1.2 nghìn tỷ bóng bán dẫn, dung lượng bộ nhớ trên chip lên đến 18GB và có diện tích bề mặt là 46.225mm2, kích thước này tương đương với một tấm Wafer Silicon để sản xuất ra những loại chip thông thường cho máy tính.

Vì đây là một CPU chứa 400 000 nhân nên con chip này “ngốn” một lượng điện năng tiêu thụ lên tới 15kW. Bên cạnh đó, băng thông bộ nhớ 9 PB/s sẽ giúp bạn có một công thức xử lý dữ liệu AI (Artificial Intelligence – Trí tuệ nhân tạo) nhanh nhất thế giới. Tất cả đều được gói gọn chỉ trong một kích thước tương đương tấm bán dẫn Wafer cỡ lớn. Bấy nhiêu đó thông số hẳn đã đủ giúp bạn hình dung ra bộ xử lý AI nhanh nhất thế giới này "khủng" như thế nào rồi.

Biến thể mạnh mẽ

Cerebras Wafer Scale Engine (WSE) hiện tại đã vượt qua những hạn chế trong việc sản xuất chip hiện đại, vốn bị giới hạn bởi kích thước của một khuôn bộ xử lý nguyên khối và tạo ra bộ xử lý có kích thước bằng tấm bán dẫn. Công ty đã tạo ra kỳ tích này bằng cách ghép các khuôn trên tấm wafer lại với nhau bằng một loại sợi fabric giao tiếp, cho phép nó hoạt động như một khối gắn kết lớn.

Biến thể mới của chịp sử dụng quy trình 7nm của TSMC, cho phép nhà sản xuất chip đặt 850000 lõi, được điều khiển bởi 2.6 nghìn tỷ bóng bán dẫn – trên một chip duy nhất có kích thước bằng một tấm wafer tiêu chuẩn (21.5×21.5cm). Đó là mức tối đa có thể thu được từ tấm wafer 300mm và lớn bằng Wafer Scale Engine đầu tiên.

Thay vì một chiếc nguyên khối duy nhất, nhà sản xuất đã ‘dán’ nhiều khuôn vào nhau. Một ‘kết cấu giao tiếp’ đặc biệt đảm bảo sự trao đổi dữ liệu lẫn nhau giữa các khuôn khác nhau. Cuối cùng, một con chip đã được tạo ra có kích thước gấp 55.9 lần GPU lớn nhất thế giới: Nvidia A100 mới (826 mm2 với 54.2 tỷ bóng bán dẫn).

Bộ phận tản nhiệt

Phát triển chip và thiết kế chip là một trong những nhiệm vụ hết sức phức tạp. Không chỉ dừng lại ở việc cung cấp hiệu năng tính toán, các nhà sản xuất phải đối mặt với việc cung cấp hệ thống làm mát cho chip. Thế nhưng, Cerebras System làm rất tốt công việc tản nhiệt, họ đã tạo ra một kỳ tích khi có thể giải quyết được vấn đề nhiệt năng của chip 400000 nhân. Bản thiết kế tản nhiệt của Chip cũng được Cerebras System tiết lộ và thông báo rằng Argonne National Laboratory (US) đang sử dụng nó.

Hiệu năng

Về mặt hiệu năng, CS-1 có sức mạnh tương đương cụm 1000 GPU, và cụm GPU này phải ngốn đâu đó tầm 0.5MW điện năng, cao hơn rất nhiều so với con số 15kW của CS-1. Hoặc trong một ví dụ khác, CS-1 mạnh hơn gấp 3 lần so với một pod chứa chip TPU v3 của Google, trong khi pod này ngốn đến tận 100kW điện năng. Nếu so ra thì con chip CS-1 cũng thuộc dạng “nhỏ mà có võ” đó chứ.

Khi Cerebras System nói rõ hơn về các phần tiêu thụ năng lượng trong SC-1 thì rất bất ngờ khi hệ thống tản nhiệt làm mát tiêu thụ tới 4kW điện năng. Con chip 400000 nhân chỉ tiêu thụ 15kW và 1kW còn lại là năng lượng hao hụt do hiệu suất chuyển đổi của nguồn điện.

Hệ thống này được thiết kế để hoạt động song song với các hệ thống siêu máy tính PC hiện tại. Những dữ liệu sau khi đi qua các hệ thống siêu máy tính xử lý xong thì sẽ được chuyển đến CS-1 để xử lý tiếp. Hệ thống máy tính CS-1 cũng có thể được mở rộng (scalable) để tăng hiệu năng và nhiều linh kiện trong máy như nguồn, quạt, máy bơm được thiết kế Modul để có thể “thay nóng” (how-swappable) được nhằm hạn chế tối đa “thời gian chết” trong quá trình sử dụng.

Hệ thống SC-1 được cấp điện bởi 12 dây nguồn vào và sau đó nguồn sẽ tinh chỉnh từ 54V xuống 0.8V trước khi cấp điện cho chip. Hiện tại thì hãng Cerebras System chưa công bố tốc độ xung nhịp của chip, thế nhưng chắc chắn nó sẽ không thể chạy ở tốc độ cao được. Cerebras System nói rằng hãng chưa điều chỉnh tốc độ của chip và tốc độ của chip sẽ nằm ở mức từ 2.5GHz đến 3GHz. Mọi thông tin sẽ được hãng cung cấp trong tương lai gần.

Sự xuất hiện của loại chip này, tương lai của lĩnh vực công nghệ điện tử và của công nghệ nhân tạo AI sẽ dần được phát triển và thành công hơn nữa.