Jupiter: Deutschlands erster Exascale-Supercomputer hebt europäische HPC-Initiative auf neues Niveau

Das Forschungszentrum Jülich hat mit „Jupiter“ offiziell den leistungsstärksten Supercomputer Deutschlands in Betrieb genommen – und gleichzeitig das erste Exascale-System Europas, das im Rahmen der EuroHPC-Gemeinschaft entwickelt wurde. Die endgültige Konfiguration des Systems ist zwar noch nicht vollständig öffentlich bekannt, doch erste Einblicke zeigen eine außergewöhnlich leistungsfähige Hybridarchitektur aus CPUs und GPUs.

Ein europäischer Supercomputer – aber mit amerikanischer Technik

Ursprünglich hatte man gehofft, Jupiter mit vollständig in Europa entwickelten Prozessoren auszustatten. Doch in der Praxis dominiert Nvidia die Architektur des Systems. Vom Rechenkern bis hin zur Speicherlösung (letztere ist zwar noch nicht integriert, soll jedoch folgen) stammt die Hardware überwiegend vom US-amerikanischen Technologiekonzern. Dennoch gibt es auch einen bedeutenden Schritt Richtung europäische Unabhängigkeit: Das sogenannte „Universal Cluster“ setzt auf den Rhea1-Prozessor von SiPearl. Diese Arm-basierte CPU ist ein Produkt europäischer Entwicklung und bildet das Rückgrat der CPU-gestützten Rechenmodule von Jupiter.

Konstruktion und Partner

Das System wurde in Zusammenarbeit von Eviden – der HPC-Sparte von Atos – und dem deutschen Supercomputer-Spezialisten ParTec entworfen und aufgebaut. Eviden war ursprünglich als eigenständiges Unternehmen geplant, doch Atos entschied sich, die Sparte doch im Konzern zu behalten – wohl auch angesichts strategischer Bedeutung von HPC-Technologie.

Jupiter folgt konzeptionell dem 2018 eingeführten Vorgängersystem „Jewels“, das bereits über eine modulare Architektur mit getrennten CPU- und GPU-Blöcken verfügte. Jewels wurde über Jahre hinweg mehrfach aufgerüstet. Zunächst auf Basis von Intel-Xeon-„Skylake“-Prozessoren und InfiniBand-Verbindungen, später mit einem leistungsstarken Booster-Modul mit AMD-„Rome“-CPUs und Nvidia-„Ampere“-GPUs. Dieses wurde 2020 in einem BullSequana-XH2000-System installiert.

Rechenleistung der Superlative

Die meisten Gleitkomma- und Ganzzahlberechnungen in Jupiter werden im GPU-Booster-Modul durchgeführt. Bei einem Test mit dem High Performance LINPACK (HPL)-Benchmark, der als Referenz für die Top500-Rangliste der weltweit leistungsstärksten Supercomputer dient, erreichte Jupiter im Juni 2025 den vierten Platz.

Das CPU-basierte Universal Cluster hingegen wird über 1.300 Knoten mit jeweils zwei Rhea1-Chips verfügen. Jeder dieser Chips bietet 80 Kerne, die auf die Neoverse-V1-Architektur („Zeus“) basieren – identisch mit denen des Graviton3-Prozessors von Amazon Web Services. Jeder Rhea1-Prozessor ist zudem mit 64 GB HBM-Speicher ausgestattet. Zwar war der Marktstart des Rhea1 ursprünglich für Mitte 2024 geplant, doch die Auslieferung an das Forschungszentrum Jülich wird nun für Ende dieses Jahres erwartet. Eine Variante dieses Chips – entweder Rhea1 oder der Nachfolger Rhea2 – soll auch im zweiten europäischen Exascale-System „Alice Recoque“ zum Einsatz kommen, das in Frankreich aufgebaut wird. Für dieses Projekt stehen insgesamt 542 Millionen Euro zur Verfügung – inklusive Infrastruktur und Kühlung.

Architektur des GPU-Booster-Knotens

Das GPU-Booster-Modul von Jupiter basiert auf einer speziellen Vierfach-Kopplung von Nvidia-„Grace“-G100-CPUs mit jeweils vier „Hopper“-H200-GPUs. In dieser Struktur fungiert jede GPU als NUMA-Knoten-Controller, der eine CPU mit einer GPU direkt koppelt – vier dieser Paare bilden zusammen eine rechenstarke Einheit mit acht eng vernetzten Modulen.

Jeder H200-Grafikprozessor ist mit 96 GB HBM3-Speicher ausgestattet und erreicht eine Bandbreite von 4 TB/s. Die GPUs sind untereinander über NVLink 4 verbunden, was einen Datendurchsatz von 300 GB/s pro Verbindung ermöglicht. Zudem kommuniziert jede Hopper-GPU mit ihrer zugehörigen Grace-CPU mit bis zu 600 GB/s und mit den anderen drei CPUs des Clusters mit 100 GB/s. Die CPUs verfügen über PCIe-5.0-Anbindungen zu ConnectX-6-SmartNICs mit 200 GB/s – wobei zukünftige Systeme mit „Blackwell“-GPUs direkte GPU-zu-SmartNIC-Verbindungen unterstützen werden, ohne Umweg über die CPU.

Ein bedeutender Schritt für Europas digitale Souveränität

Trotz der starken US-amerikanischen Komponenten zeigt Jupiter, dass Europa im Bereich Hochleistungsrechnen wieder aufschließt. Die Kombination aus europäischer Entwicklung wie SiPearl-CPUs und weltweit führenden Nvidia-Technologien bildet die Grundlage für eine neue Generation von Supercomputern. Jupiter ist nicht nur ein Symbol technologischer Leistungsfähigkeit, sondern auch ein strategischer Baustein für wissenschaftliche, industrielle und sicherheitsrelevante Anwendungen in Europa.