Schneller Leistungsanstieg: USA planen Supercomputer mit 100 Exaflops

Das US-Energieministerium plant die nächsten zwei Supercomputer-Generationen. Bis 2030 sollen die Systeme mindestens um den Faktor 64 schneller werden.

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(Bild: Gorodenkoff/Shutterstock.com)

Von
  • Mark Mantel

Das US-Energieministerium (Department of Energy, DOE) ruft Hersteller dazu auf, Supercomputer der nächsten Generationen zu modellieren. In zwei Zeitfenstern mit einem Abstand von jeweils rund vier Jahren soll die verfügbare Rechenleistung sogenannter Exascale-Systeme exponentiell steigen.

Im ersten Schritt will das DOE ab 2026 einen Supercomputer, der 10 bis 20 Exaflops stemmt. Das entspricht bis zu 20.000.000.000.000.000.000 Berechnungen pro Sekunde bei doppelter (FP64-)Genauigkeit. Zum Vergleich: Frontier ist der aktuell schnellste Supercomputer in der Top500-Liste mit einer kontinuierlichen Rechenleistung von 1,1 Exaflops und Spitzenwerten von knapp 1,7 Exaflops im gängigen Linpack-Benchmark. Bei KI-Berechnungen, etwa in den Datenformaten Bfloat16 oder FP16, soll das neue System noch mal um den Faktor 8 bis 16 schneller sein, also im Bestfall 320 Trillionen Berechnungen pro Sekunde schaffen.

Im zweiten Schritt steht eine Steigerung auf mindestens 100 FP64-Exaflops ab dem Jahr 2030 an. KI-Formate könnten dann in den Zettaflops-Bereich mit mehr als eine Trilliarde Berechnungen pro Sekunde vordringen. Das Vorhaben skizziert das DOE in einem Auskunftsersuchen (Request for information), das sich an alle möglichen Hersteller richtet – von CPU- und GPU-Designern wie AMD, Intel und Nvidia, über Systemintegratoren wie HPE, Lenovo und Dell, bis hin zu Software-Entwicklern.

Die Supercomputer sollen mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 20 bis 60 Megawatt auskommen – heutzutage sind 30 MW ein übliches Ziel. Das DOE wünscht sich möglichst detaillierte Angaben, wie Hersteller die Effizienz ihrer Hardware in den kommenden Jahren verbessern wollen, um die Rahmenbedingungen zu erfüllen. Dazu zählen Verbesserungen beim Fertigungsprozess und neue Packaging-Techologien wie das Stapeln von Chips.

Zudem erwägt das Ministerium, kommende Supercomputer verstärkt modular aufzubauen, um diese nicht mehr in Zyklen von 4 bis 5 Jahren komplett auszutauschen, sondern einzelne Teile alle 1 bis 2 Jahre auszutauschen.

Die Rechenleistung soll "wissenschaftliche Bereiche wie Energieerzeugung, Materialdesign, Chemie, Präzisionsmedizin, fortgeschrittene Fertigung, Lagerverwaltung und nationale Sicherheit revolutionieren". Zum Punkt nationale Sicherheit gehört auch die Atomwaffenforschung. Nationale Forschungseinrichtungen wie das Oak Ridge National Laboratory und Argonne National Laboratory betreiben die US-Supercomputer.

(mma)