新思科技ZeBu助力富士通数据中心创新

全球企业和政府正积极寻求解决方案，应对数据中心能耗迅速增长问题，开发下一代“绿色”数据中心——既具备高性能，又兼具高能效的设施。全球科技巨头富士通在先进处理器开发领域已领先 60 年，致力于开发更节能、更可持续的数据中心。

为尽快达成目标，富士通选择了大胆创新，从零开始设计全新的处理器架构，从而达到在不牺牲性能的情况下，实现能效的最大化。

优化平衡

富士通的答案是 FUJITSU-MONAKA 处理器，这款高能效芯片标志着迈向更绿色数据中心的重要一步。

FUJITSU-MONAKA 的创新设计精心优化组件如何在保持能耗受控的同时提供速度和可靠性。它采用 3D 多核架构，集成三个不同模块：

核心芯片（Core Die）：包含 Arm 核心

SRAM 芯片：用于末级缓存

I/O 芯片：支持 DDR、PCIe Gen6 等高速接口

核心芯片采用 2nm 工艺，实现卓越性能和低功耗，而 SRAM 和 I/O 芯片采用 5nm 工艺，优化成本和效率。

富士通处理器开发经理松井信之表示：“通过为每个芯片选择最优工艺，我们实现了低成本、高性能和低功耗。”FUJITSU-MONAKA 基于 Armv9 架构，并采用富士通自研微架构，两者均针对先进 Arm 服务器系统进行了优化。

确保 Arm 系统兼容性

开发 MONAKA 的一个关键要求是符合严苛的 Arm SystemReady 标准，确保在全球 Arm 生态系统中具备兼容性和可靠性，避免客户出现硬件或软件问题。

但符合 SystemReady 并非易事。近年来多款 Arm 服务器芯片在流片后才发现 SystemReady 违规，付出了巨大代价。富士通必须尽力避免这种情况的发生。

在采用先进工艺的 SoC 开发中，重制芯片的成本和影响非常大，因此在硅前阶段发现问题越来越重要。为尽早降低这些风险，富士通必须运行 Arm 架构合规套件（ACS）的全面测试。这些测试需要数百亿周期的 RTL 仿真，以及专门的软件环境来模拟 PCI Express 设备并提高测试覆盖率。

借助 ZeBu 实现硅前验证

富士通选择新思科技 ZeBu Server 5 高速硬件仿真器，来构建复杂的仿真环境。

“实现高效验证，测试环境的稳定性至关重要。”松井信之表示，“富士通创建了一个 ZeBu Server 5 仿真模型，将 exerciser 作为虚拟设备连接，准备了带有 exerciser 驱动的固件，并构建了 ACS 执行软件环境。”

使用虚拟系统适配器（VSA），实现运行时灵活切换虚拟设备，无需重新编译即可完成全面 ACS 测试与操作系统启动验证

并行连接多个 PCIe Exerciser，大幅提升测试覆盖率

自定义固件环境，同时支持裸机和 UEFI 测试

结合自研系统级架构模拟器，实现真正的“左移”验证

借助 ZeBu 的高速波形捕获和保存/恢复功能，提高调试效率

通过在硬件仿真之前使用架构模拟器进行检查，富士通能够更早发现问题。团队还为仿真模型配备了高级调试工具，包括指令执行跟踪、长期软件分析以及 PCI Express 事务监控。ZeBu Server 5 的高速波形捕获功能进一步实现了快速调试。

测试 FUJITSU-MONAKA 需要长时间运行 ACS ，共超过 1300 亿周期，仿真耗时近 60 小时，而 ZeBu Server 5 的保存/恢复功能使松井的团队能够在需要时暂停、恢复并排查测试，而不会丢失进度。

“使用 ZeBu Server 5，我们不仅可以保存仿真器状态，还能保存运行在仿真主机上的虚拟设备状态，”松井信之表示：“通过保存/恢复功能，我们提高了调试效率。”

迈向可持续数据中心的未来

在新思科技 ZeBu 的助力下，FUJITSU-MONAKA 处理器通过了 Arm SystemReady 硅前测试，确保与全球 Arm 生态系统兼容。这是处理器开发中的关键时刻，富士通将其归功于与新思科技的合作以及 ZeBu Server 5 的使用，使这一成果成为可能。

通过进行 ACS 硅前测试，富士通实现了更高的验证覆盖率，进行了长时间的仿真和调试，发现并分析了系统规范和硬件逻辑问题，并在硅前阶段确认了 SystemReady 合规性，完成了流片。

早期问题检测不仅节省了宝贵的时间和资源，更重要的是为富士通提供了信心，确保 FUJITSU-MONAKA 最终能够兑现其能效和可靠性的承诺。

FUJITSU-MONAKA 预计在 2027 年发布。通过利用先进架构、严格的硅前验证，以及与新思科技等技术领导者的战略合作，富士通正在重新定义绿色数据中心的可能性。