全球企業(yè)和政府正積極尋求解決方案，應對數(shù)據(jù)中心能耗迅速增長問題，開發(fā)下一代“綠色”數(shù)據(jù)中心——既具備高性能，又兼具高能效的設施。全球科技巨頭富士通在先進處理器開發(fā)領域已領先 60 年，致力于開發(fā)更節(jié)能、更可持續(xù)的數(shù)據(jù)中心。

為盡快達成目標，富士通選擇了大膽創(chuàng)新，從零開始設計全新的處理器架構(gòu)，從而達到在不犧牲性能的情況下，實現(xiàn)能效的最大化。

優(yōu)化平衡

富士通的答案是 FUJITSU-MONAKA 處理器，這款高能效芯片標志著邁向更綠色數(shù)據(jù)中心的重要一步。

FUJITSU-MONAKA 的創(chuàng)新設計精心優(yōu)化組件如何在保持能耗受控的同時提供速度和可靠性。它采用 3D 多核架構(gòu)，集成三個不同模塊：

核心芯片（Core Die）：包含 Arm 核心

SRAM 芯片：用于末級緩存

I/O 芯片：支持 DDR、PCIe Gen6 等高速接口

核心芯片采用 2nm 工藝，實現(xiàn)卓越性能和低功耗，而 SRAM 和 I/O 芯片采用 5nm 工藝，優(yōu)化成本和效率。

富士通處理器開發(fā)經(jīng)理松井信之表示：“通過為每個芯片選擇最優(yōu)工藝，我們實現(xiàn)了低成本、高性能和低功耗?！盕UJITSU-MONAKA 基于 Armv9 架構(gòu)，并采用富士通自研微架構(gòu)，兩者均針對先進 Arm 服務器系統(tǒng)進行了優(yōu)化。

確保 Arm 系統(tǒng)兼容性

開發(fā) MONAKA 的一個關鍵要求是符合嚴苛的 Arm SystemReady 標準，確保在全球 Arm 生態(tài)系統(tǒng)中具備兼容性和可靠性，避免客戶出現(xiàn)硬件或軟件問題。

但符合 SystemReady 并非易事。近年來多款 Arm 服務器芯片在流片后才發(fā)現(xiàn) SystemReady 違規(guī)，付出了巨大代價。富士通必須盡力避免這種情況的發(fā)生。

在采用先進工藝的 SoC 開發(fā)中，重制芯片的成本和影響非常大，因此在硅前階段發(fā)現(xiàn)問題越來越重要。為盡早降低這些風險，富士通必須運行 Arm 架構(gòu)合規(guī)套件（ACS）的全面測試。這些測試需要數(shù)百億周期的 RTL 仿真，以及專門的軟件環(huán)境來模擬 PCI Express 設備并提高測試覆蓋率。

借助 ZeBu 實現(xiàn)硅前驗證

富士通選擇新思科技 ZeBu Server 5 高速硬件仿真器，來構(gòu)建復雜的仿真環(huán)境。

“實現(xiàn)高效驗證，測試環(huán)境的穩(wěn)定性至關重要?！彼删胖硎荆案皇客▌?chuàng)建了一個 ZeBu Server 5 仿真模型，將 exerciser 作為虛擬設備連接，準備了帶有 exerciser 驅(qū)動的固件，并構(gòu)建了 ACS 執(zhí)行軟件環(huán)境?！?/p>

使用虛擬系統(tǒng)適配器（VSA），實現(xiàn)運行時靈活切換虛擬設備，無需重新編譯即可完成全面 ACS 測試與操作系統(tǒng)啟動驗證

并行連接多個 PCIe Exerciser，大幅提升測試覆蓋率

自定義固件環(huán)境，同時支持裸機和 UEFI 測試

結(jié)合自研系統(tǒng)級架構(gòu)模擬器，實現(xiàn)真正的“左移”驗證

借助 ZeBu 的高速波形捕獲和保存/恢復功能，提高調(diào)試效率

通過在硬件仿真之前使用架構(gòu)模擬器進行檢查，富士通能夠更早發(fā)現(xiàn)問題。團隊還為仿真模型配備了高級調(diào)試工具，包括指令執(zhí)行跟蹤、長期軟件分析以及 PCI Express 事務監(jiān)控。ZeBu Server 5 的高速波形捕獲功能進一步實現(xiàn)了快速調(diào)試。

測試 FUJITSU-MONAKA 需要長時間運行 ACS ，共超過 1300 億周期，仿真耗時近 60 小時，而 ZeBu Server 5 的保存/恢復功能使松井的團隊能夠在需要時暫停、恢復并排查測試，而不會丟失進度。

“使用 ZeBu Server 5，我們不僅可以保存仿真器狀態(tài)，還能保存運行在仿真主機上的虛擬設備狀態(tài)，”松井信之表示：“通過保存/恢復功能，我們提高了調(diào)試效率?！?/p>

邁向可持續(xù)數(shù)據(jù)中心的未來

在新思科技 ZeBu 的助力下，F(xiàn)UJITSU-MONAKA 處理器通過了 Arm SystemReady 硅前測試，確保與全球 Arm 生態(tài)系統(tǒng)兼容。這是處理器開發(fā)中的關鍵時刻，富士通將其歸功于與新思科技的合作以及 ZeBu Server 5 的使用，使這一成果成為可能。

通過進行 ACS 硅前測試，富士通實現(xiàn)了更高的驗證覆蓋率，進行了長時間的仿真和調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并分析了系統(tǒng)規(guī)范和硬件邏輯問題，并在硅前階段確認了 SystemReady 合規(guī)性，完成了流片。

早期問題檢測不僅節(jié)省了寶貴的時間和資源，更重要的是為富士通提供了信心，確保 FUJITSU-MONAKA 最終能夠兌現(xiàn)其能效和可靠性的承諾。

FUJITSU-MONAKA 預計在 2027 年發(fā)布。通過利用先進架構(gòu)、嚴格的硅前驗證，以及與新思科技等技術(shù)領導者的戰(zhàn)略合作，富士通正在重新定義綠色數(shù)據(jù)中心的可能性。