21.5cm角の巨大AIチップ(写真:Cerebras Systems)
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 米Cerebras Systemsは2019年8月の半導体チップの学会「Hot Chips 31」で世界最大の半導体チップ「Wafer-Scale Engine(WSE)」を発表した(図1)。寸法は21.5cm角で、300mmウエハー1枚から1個しか作れない。主に深層ニューラルネットワーク(DNN)での利用を想定する。トランジスタ数は1.2兆個、オンチップメモリーは計18Gバイト分を実装した。製造は台湾TSMCの16nm世代のプロセスである。

図1 300mmウエハーを少しはみ出す大きさ
CerebrasのWSEと、300mmウエハーやNVIDIAの最大GPUとの寸法比較と諸性能。300mmウエハーから最大の正方形を切り出すと、1辺は21.2cm。今回のWSEは1辺21.5cm。約3mm分は角を少しはみ出させて丸く削ることで確保したもようだ。この中に1辺が約0.33mmのコアが40万個実装されている。各コアは主にFMAC(融合積和)演算を実行するコアで、SRAMのオンチップメモリーも実装されている。(写真:Cerebras Systems)
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 WSEは主に積和(MAC)演算を実行する「Sparse Linear Algebra(SLA)コア」を40万個搭載している。

 上下左右に隣接するコア同士は同社が「Swarm communication fabric」(Swarmは群れの意)と呼ぶ独自開発のインターコネクト技術で密結合させている。伝送容量の合計は100ペタ(P)ビット/秒と非常に大きい。伝送遅延も低いとする。

 動作周波数は未公表だが、1GHz以下の模様だ。同社はこのインターコネクトを介することで、各コア中のオンチップメモリーに1クロックで到達できるとする。21.5cm角という大きさでは、光の速度でもチップの端から端まで信号が届くのに最短でも1GHzの1クロック分の時間がかかるからだ。

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