IBM 在 Hot Chips 2026 发布双 ISA 处理器及二代 AI 推理加速器

IBM 在 Hot Chips 2026 大会上披露了下一代 IBM Z 与 LinuxONE 处理器，并详细介绍了与之配套的第二代片上 AI 推理加速器。由 IBM 杰出工程师 Christian Zoellin 主讲，整体方案的核心亮点是一颗能原生执行 z/Architecture 与 Arm AArch64 两种指令集的双 ISA 处理器，以及一款瞄准更大规模企业 GenAI 推理负载的加速芯片。

双 ISA 主处理器：把 Arm 生态带入大型机

新处理器基于 2nm 工艺，包含 11 个 IBM Z 核心，主频达到 5.7 GHz 以上，每颗核心都可以原生执行 z/Architecture 和 AArch64 两种指令集。IBM 强调，这是「全硬件实现」的 Arm 支持，而不是通过翻译层来兼容。

• 核心规格：11 核心、5.7+ GHz、2nm 工艺、SMT=2。
• 缓存层级：每核 36MB 私有 L2，组成 432MB 虚拟 L3 与 3.5GB 虚拟 L4。
• Arm 端能力：小端 AArch64 v9.3，支持 SVE/SVE2，共实现 2,792 条 AArch64 指令，约为 Z 指令数的两倍多，并宣称符合 Arm SystemReady 标准。
• 专用模块：片上 DPU 负责 I/O 加速，并设有 AI、压缩、密码学、排序等专用加速块。

值得注意的是，分支预测单元大量复用了原有 Z 核心设计：解码阶段直接消费 Arm 提供的 XML 架构描述，寄存器重命名环节则扩展支持 GR16–31 范围，并针对 SVE、FP16、Bfloat16、密码学扩展以及内存复制/清零等 CISC 复用做了改造。

可靠性与软件共存：99.999999% 可用性目标

IBM 把大型机级别的可靠性设计延续到了这颗双 ISA 芯片上，提出 99.999999% 的可用性目标，并通过阵列、数据通路、控制逻辑上的错误检查、瞬时故障透明恢复、持久故障下的核心备份、并发修复以及 RAIM 内存保护等机制实现。

软件层面，IBM 把 Z 上的密码学、GZIP 压缩以及片上 AI 单元以平台设备形式暴露给运行在 Arm 之上的 Linux，延迟与原生 Z 指令相当；z/OS 与 s390x Linux、ARM64 Linux 则通过 Linux KVM 与 OpenShift Virtualization 共存于同一颗处理器之上，逻辑分区共享硬件资源，s390x 与 Arm 线程之间的切换只需纳秒级时间。

第二代 AI 推理加速器：瞄准企业级 GenAI

面向更大规模的企业 AI 推理负载，IBM 推出了第二代片上 AI 推理加速器，主要特性包括：

• 计算阵列：16 个有效 AI 核心 + 1 个冗余核心，支持 FP4 与 MXFP4 数据类型，IBM 称可带来最高 4 倍的 TOPS 提升。
• 内存子系统：96GB HBM3e，带宽约 4TB/s，是上一代的大约 20 倍。
• 互联接口：采用 PCIe Gen6 作为低延迟对等互联。

在安全与韧性方面，该加速器支持对静态、传输和使用中的数据与模型进行机密计算保护，并集成量子安全密码学、安全启动以及片上密码学模块，固件栈针对可用性与可维护性做了调优，与 IBM Z 体系深度集成。

战略意图：把 Arm 软件生态带入大型机

IBM 在演讲中指出，全球大约 70% 的交易量运行在 IBM Z 大型机之上。把 Arm 生态引入 Z，核心目的并不是替代现有大型机客户的工作负载，而是让 Z 客户能够在保留原有 mainframe 代码的同时，直接复用庞大的 Arm 软件生态。这也是 IBM 选择自研双 ISA 核心，而不是简单集成现成 Arm IP 的原因。

整体来看，这套方案同时回应了两个方向：一是把现代 Arm 软件生态引入大型机平台，二是为大型企业内部 GenAI 推理提供更高带宽、更强冗余、更安全的基础设施。