Grace CPU

Jeder Computer hat einen Hauptprozessor, also den Chip, der die allgemeinen Rechenschritte abarbeitet und das übrige System steuert. Grace CPU ist ein solcher Hauptprozessor der Firma Nvidia. Nvidia war jahrzehntelang vor allem für Grafikchips bekannt, also für Bauteile, die sehr viele einfache Rechnungen gleichzeitig erledigen. Mit Grace baut die Firma seit 2023 auch den Chip daneben selbst. Grace steckt nicht in Laptops oder Spielekonsolen, sondern in großen Rechenzentren, also in Hallen voller Server. Der Name erinnert an Grace Hopper, eine amerikanische Informatikerin und Pionierin der Programmiersprachen.

Warum Nvidia plötzlich eigene Hauptprozessoren baut

In einem KI-Server arbeiten zwei Chiptypen zusammen. Die Grafikchips übernehmen die eigentliche Rechenarbeit für das KI-Modell. Der Hauptprozessor lädt Daten nach, verteilt Aufgaben und hält das Betriebssystem am Laufen. Wenn dieser Zulieferer zu langsam ist, warten die teuren Grafikchips. Genau das war jahrelang ein Engpass, und Grace soll ihn beseitigen.

Dahinter steckt auch ein wirtschaftliches Motiv. Bisher kamen die Hauptprozessoren in solchen Servern fast immer von Intel oder AMD. Nvidia verkauft mit Grace jetzt ein Komplettpaket und verdient am ganzen Server statt nur an einem Teil. Für Anleger ist das ein wichtiger Punkt: Der Anteil, den Nvidia pro verkauftem Server einnimmt, steigt dadurch deutlich. Gleichzeitig verlieren die klassischen Prozessorhersteller einen Teil eines wachsenden Marktes.

Ein zweiter Grund ist der Stromverbrauch. Große Rechenzentren stoßen an die Grenzen ihrer Stromanschlüsse. Grace ist auf möglichst viel Rechenleistung pro Watt ausgelegt. Wer bei gleicher Stromrechnung mehr rechnen kann, spart im Betrieb sehr viel Geld.

Aufbau: ARM-Kerne und ein Chip-Duo

Grace nutzt nicht die Bauweise klassischer PC-Prozessoren, sondern die von ARM. ARM ist eine britische Firma, die Baupläne für Prozessoren entwickelt und an andere Hersteller lizenziert. Diese Bauart steckt auch in fast jedem Smartphone und gilt als besonders stromsparend. Nvidia kauft die Lizenz und entwirft daraus einen eigenen Chip mit 72 Rechenkernen. Ein Rechenkern ist eine eigenständige Recheneinheit; viele Kerne können parallel arbeiten.

Das Besondere ist die Verbindung nach außen. Grace wird meist fest mit einem Grafikchip in ein gemeinsames Bauteil gepackt. Diese Kombinationen heißen Grace Hopper oder Grace Blackwell, je nach Generation des Grafikchips. Zwischen beiden liegt eine sehr breite Datenleitung namens NVLink. Sie überträgt Daten viele Male schneller als die üblichen Steckverbindungen auf einer Hauptplatine.

Dadurch können beide Chips auf denselben Arbeitsspeicher zugreifen, ohne ständig Kopien hin und her zu schicken. Das ist der eigentliche Trick. Ein Sprachmodell mit hunderten Milliarden Einstellwerten passt sonst kaum in den Speicher eines einzelnen Grafikchips. Ein häufiger Irrtum ist, Grace sei ein Konkurrent zu Nvidias Grafikchips. Er ist deren Zulieferer und Partner, kein Ersatz.

Grace in Supercomputern und in den Quartalszahlen

Direkt kaufen wirst du einen Grace-Chip nicht. Du benutzt ihn indirekt, sobald du einen KI-Chatbot befragst oder ein Bild generieren lässt. Ein Teil dieser Anfragen läuft auf Servern mit Grace-Chips. Auch mehrere europäische Supercomputer für Wetter- und Klimaforschung setzen darauf, etwa der Rechner Alps in der Schweiz.

In Wirtschaftsnachrichten begegnet dir der Name meist im Paket. Wenn von GB200-Systemen die Rede ist, steckt das G für Grace darin, das B für den Grafikchip Blackwell. Solche Systeme kosten pro Serverschrank Millionenbeträge, und die Liefermengen gelten als Gradmesser für den ganzen KI-Boom.

Grace ist außerdem ein Beispiel für einen Trend: Große Technikkonzerne entwickeln ihre wichtigsten Chips zunehmend selbst. Amazon, Google und Apple machen das ebenfalls. Wer den Chip kontrolliert, ist weniger von Lieferanten abhängig und kann Hardware und Software genau aufeinander abstimmen.