Cerebras、Hot Chips 2026 で次世代 AI アクセラレータ「CS-4」の詳細を公開

先週開催された Supernova 2026 で、Cerebras は業界最速の AI アクセラレータであり、新しい Cerebras Nexus ラックスケールプラットフォームをベースに構築された初のシステムとなる CS-4 を発表しました。これにより、トークン処理速度、スループット、効率性、そして拡張性において大きな進歩がもたらされ、CS-4 がフロンティア AI の新たな基盤として確立されました。

今日、パロアルトで開催された HOT CHIPS 会議では、CS-4 がこれらの成果をどのように達成したかを解説するとともに、CS-5 や CS-6 に至る技術ロードマップの概要も紹介しました。

CS-4 は、再利用可能なラックスケールプラットフォームである Nexus をベースに構築された初のシステムです。Nexus では、3 つのウェーハスケールエンジン（WSE）をサポートしており、それぞれがラック背面のモジュール式コンピュートバックパック内に収められています。このアーキテクチャは電源、冷却、I/O の各部分を独立して改善できるため、今後数年間はトークン生成速度を年間で倍増させる道筋を示しつつ、スループットと効率性を劇的に向上させることが可能になります。

各コンピュートバックパックには、1 つの WSE と専用の電源、冷却システム、I/O が搭載されています。このバックパックは、データセンターへの導入をより迅速に行うために設計されたモジュール式ユニットとしてサーバーの概念を再定義したものです。まずデータセンター内に電源ラックを設置し、その後でコンピュートバックパックを現場に設置するだけで済みます。

CS-4 システムアーキテクチャの詳細がさらに明らかに

電源供給、冷却、ラック統合における CS-4 の進化により、WSE はデータセンター規模でも超高速の AI 性能を安定して発揮します。

ウェーファ中心に設計された電源供給システム

回路基板を介して大電流を送ると抵抗が生じ、熱として電力が浪費されます。従来の GPU システムでは、電源コンバータはシリコンから約 50 ミリメートルの位置に設置されており、電流はプロセッサに到達するまでに複数の銅層を通過する必要があります。

一方、CS-4 では AC/DC コンバータをウェーファからわずか 0.5 ミリメートルの場所に配置しています（GPU の 100 分の 1）。最終的な電源供給経路にはプリント基板も使用しません。これにより、ほぼ同じ電圧で約 2 倍の電力を供給でき、供給経路での抵抗損失はほとんど発生しません。

各計算バックパックに冷却機能が内蔵されている

各 CS-4 計算バックパックには独自の水調製システムが搭載されており、大規模データセンターでの設置やメンテナンスを迅速化しています。エネルギーメーターは流量と入口・出口の温度を追跡し、アクチュエータが冷板への水流を調整します。ドライクイックディスコネクトバルブを採用しているため、技術者がバックパックを接続または取り外す際にシステムの水を排液する必要がありません。

漏れや結露を検知するセンサーが自動的にバックパックを安全状態に切り替え、電源供給モジュールへの給電を遮断します。水と計算リソースはラックの後方に配置され、前方の高電圧 AC 設備とは物理的に分離されています。給水・復水路のマニホールドはラック側面に沿って設置され、保護された導管がファイバー接続を保守経路から外側に保ちます。これにより、バックパックの交換時にラック共有の水回しやネットワークインフラを停止させることなく作業が可能です。

ラック前面に集約された電源

CS-4 ラックの前面には、3 つの計算用バックパックすべてで共有される電源インフラが設置されています。この設計は複数の電源構成と冗長化オプションに対応しており、さまざまなハイパースケールデータセンター環境への統合を容易にしています。

各コンピュートバックパックは、最大 30 台の専用空冷式 AC/DC 電源モジュールから電力を供給できます。これらのモジュールは最大 277 ボルトの交流電圧を受け入れ、54.5 ボルトの直流電圧を出力します。各モジュールには個別に 30 アンペアのブレーカーが設置されており、5+1、4+1、3+1、4+2 の冗長構成に対応しています。

ラック上部からは最大 6 本の配線された交流電源が入力されます。統合されたインターコネクトが電力を両側に分配し、ブレーカや電源ユニットへと送るため、現場設置時に追加のラック内部ケーブルが必要なくなります。各バックパックへの負荷はこれらの電源で分担され、AC インターコネクトは完全に位相バランスが取れています。

Nexus は、CS-4 をはじめとする複数の世代の Cerebras システムをサポートするように設計されています。モジュール式の電源・冷却・I/O 構造により、プラットフォームの各部分を独立して進化させることが可能で、新技術の開発と導入をより迅速に行えます。また、次世代 WSE のサポートも視野に入れて共同設計されており、これは CS-5 で初登場する予定です。

CS-5: 次の速度基準

2027 年の投入を目指す CS-5 は、Gemma 4 31B や gpt-oss-120b など主要なオープンソースモデルにおいて、ユーザーあたり毎秒最大 10,000 トークンの出力生成を可能にします。エージェントワークロードのように、多くの連続的なモデル呼び出しを必要とするタスクでは、各ステップでの出力速度向上が、全体の完了時間を劇的に短縮します。

Kim i や GPT-5.6 Sol といった数千億パラメータを超える最前線のモデルを対象に、CS-5 はユーザーあたり秒間最大 5,000 トークンの出力と、メガワットあたり秒間 300 万トークンという高速処理を実現します。同様のアーキテクチャは、50 兆パラメータを超える大規模モデルのサポートも可能でありながら、対話的な速度を維持するように設計されています。

CS-6: ウェハスケールが 3D へ

ウェハスケールでの製造には、パッケージング、電力供給、冷却、相互接続、そしてシステム設計の再考が必要でした。過去 10 年間で Cerebras はこれらの課題を一つずつ解決し、世界で唯一かつ最初のウェハスケールプロセッサを、過激なアイデアから量産製品へと成長させました。

この経験が、コンピューティングにおける次の大きなフロンティアへと私たちを導きました。

ウェハスケールプロセッサは、すでに 2 次元において利用可能な最大の面積を埋め尽くしています。さらに大量のメモリを追加するには、その高速性を支えるデータ局所性を保ちながら、垂直方向に積み上げる必要があります。

2024 年、私たちはこの構想の実現に向けて CS-6 の開発を開始しました。ウェハスケールの SRAM と演算ユニットを、超広帯域な接続で 3D スタックされた DRAM と統合することで、CS-6 はウェハスケールならではのデータ局所性を損なうことなく、メモリ容量を劇的に拡張できるように設計されています。

ウェーハスケールの SRAM は、GPT-5.6 Sol やその先のような超大規模モデルであっても、経済的にスケーリングして加速を実現できます。DRAM との緊密な統合により、各システムに収容できるモデルの容量が増え、実行に必要なインフラが削減されます。その結果、システム全体のフットプリントを桁違いに小さくしながら超高速推論が可能になり、誰もが超高速 AI の恩恵を受けられるようになります。

アーキテクチャこそが優位性

AI の性能は、計算コア間でのデータ転送速度に大きく依存します。従来のシステムでは、多数の GPU を接続し、外部リンクやスイッチを介して協調させることでスケーリングを図ってきました。しかし、すべての転送には、データをあるチップから取り出し、システム内を横断し、次の操作のために次のチップに到達させるというプロセスが必要です。

シリアライズ、同期、スイッチング、そしてソフトウェアによる調整は、すべて電力を消費し、レイテンシを増加させます。バッチサイズが小さい場合、この通信オーバーヘッドが計算自体にかかる時間と同じくらい長くなってしまうこともあります。

今日のラック設計を見れば、その規模の差は明らかです。NVIDIA が 72 個の GPU を搭載した Rubin ラック（NVL72）に対して規定しているのは、ラックレベルでの NVLink バンド幅が 260 テラバイト/秒です。この NVLink スパインには約 5,000 本の内部ケーブルが使われています。一方、Cerebras の WSE-3T が提供するウェーハ内ファブリックの集積帯域幅は 53.5 ペタバイト/秒に達し、NVL72 ラックのスケーリング帯域幅の 200 倍以上です。

NVIDIA の Rubin NVL72 ラック 1 基には、すべての GPU を接続する数千本のケーブルが敷かれています。NVIDIA はこれを利点として宣伝しており、これらのケーブルが持つスケールアップ能力やファブリックメモリ帯域幅（毎秒 260 テラバイト）は、全世界のインターネット全体を上回ると主張しています。しかし、この膨大な配線には、パフォーマンス、電力消費、コスト、信頼性の観点から、現実的な代償が伴います。

Cerebras の場合、コア間の通信はウェハ上で行われるため、複数の別々のプロセッサをあたかも一つのユニットのように動作させるために、数千本のケーブルを敷く必要がありません。これにより、通信の遅延、電力消費、ハードウェアコスト、そして故障の可能性のある箇所がすべて削減されます。

モデルが複数の Cerebras システムにまたがる場合、実行はパイプライン化され、高ボリュームのテンソルやエキスパート間の通信を各ウェハ内に維持します。ウェハ間を移動するのは、主に活性化値といった低ボリュームデータのみです。これは、モデルの規模拡大、Mixture-of-Experts ルーティングの拡張、コンテキストウィンドウの長期化、バッチサイズの縮小が進むにつれて、ますます重要になっていきます。

ウェハスケール・アーキテクチャの優位性は世代を重ねるほど増幅する

Cerebras のウェハスケール・アーキテクチャによる利点は、世代を重ねるごとに複合的に蓄積されていきます。

CS-4 は、Nexus を基盤として構築された最初のシステムです。

CS-5 は、次世代の WSE と Nexus を組み合わせることで、トークン生成速度における新たな基準を打ち立てます。

CS-6 では、ウェハスケールで DRAM を積層する 3D 統合技術の限界に挑戦し、性能と効率において次の飛躍を実現します。

従来のアーキテクチャは、プロセッサやスイッチ、リンクを増やすことでスケーラビリティを追求しますが、Cerebras は計算、メモリ、電力、冷却、I/O をすべて一貫して進化させ、1 つの共設計・統合プラットフォーム上で実現します。これがフロンティア AI におけるアーキテクチャとロードマップです。

*将来予測に関する声明*

本ブログ記事には、関連する証券法に準拠した「将来を見据えた記述」が含まれています。過去の事実に関する記述およびそれらに関連する仮定を除くすべての記述は、将来を見据えたものとみなされる可能性があります。「may」「will」「shall」「should」「expects」「plans」「anticipates」「could」「intends」「target」「projects」「contemplates」「believes」「estimates」「predicts」「potential」「objective」「continue」などの言葉、またはこれらの否定形や、当社の見通し・戦略・計画・意図に関する同様の用語は、将来を見据えた記述を特定するために使用されていますが、すべての将来を見据えた記述にこれらの識別語が含まれているわけではありません。これらの将来を見据えた記述には、多くのリスクと不確実性が伴います。これらには、Cerebras の制御範囲外の要因や状況が多く含まれます。具体的には、成長の持続と管理、許容可能な条件での借入およびその他の資金源へのアクセス、成長を支援するための利用可能な資本の配分、過去の純損失の履歴および収益性の達成・維持能力、現在の規模における限られた運営実績に基づく正確な収益予測および適切な予算策定・費用管理、OpenAI、Group 42 Holding Ltd、Mohamed bin Zayed University of Artificial Intelligence、AWS を含む主要顧客への依存など、限られた数の重要な顧客への依存などが含まれます。

また、OpenAI とのマスター関係契約を含む顧客からの需要減少や、これらの顧客との関係における重大な悪影響、または義務不履行が生じた場合の影響についても言及されています。さらに、戦略的顧客、パートナー、資金調達に関する取り決めの実行タイミングと期待される効果、ハードウェアシステムの販売への歴史的依存度、クラウドベースの提供および AI インフラストラクチャという初期段階で急速に進化する市場における状況、クラウドベースの提供を支えるための十分なデータセンター容量と資本を確保する能力、新製品の立ち上げや機能追加の実現可能性、そして急速に変化し競争が激しい AI 計算ソリューション市場において効果的に競合する能力についても触れられています。

セレスブレイズの実際の結果は、いくつかの要因により、将来予測に関する記述や暗示された内容と大幅に異なる可能性があります。したがって、これらの将来予測に関する記述を過度に信頼すべきではありません。本ブログで言及されている将来予測に関する記述は、初回発行時点の情報に基づき、セレスブレイズが入手可能な情報および同社の期待、見積もり、予測、見通し、信念、仮定に基づいて作成されたものです。これらの記述は、本ブログの発行日以降のいかなる日付におけるセレスブレイズの見解を表すものとして信頼すべきではありません。過去の業績は将来の結果を示唆するものではありません。セレスブレイズは、新たな情報や今後の出来事などにより、法律で要求される場合を除き、将来予測に関する記述を更新または修正する意図または義務を負いません。

実際の結果に影響を与える可能性のある潜在的なリスクに関する詳細情報は、セレスブレイズの米国証券取引委員会（SEC）への最新の提出書類に含まれています。これには、セレスブレイズの最新の第 10-Q 号様式による四半期報告書が含まれます。これらの資料は、セレスブレイズの投資家向けウェブサイト（investors.cerebras.ai）または SEC のウェブサイト（www.sec.gov）を訪問することで入手可能です。