Nové čínské MIPS procesory Loongson 3A4000: vyráběné na FD-SOI, výkon jako Excavator

Procesory Loongson dostaly novou generace 3A4000/3B4000 vyráběnou 28nm FD-SOI procesem. Příští 12nm generace už má dostihnout současné procesory AMD Zen.

0

Před vánoci jsme psali o nové architektuře x86 procesorů Centaur, na které by mohly vzniknout CPU od VIA, ale také od čínského Zhaoxinu. Ovšem ještě před vznikem tohoto podniku snažícího se o lokálně vyráběné procesory kompatibilní s x86/PC to v Číně zkoušeli s procesory MIPS pod značkou Godson či Loongson. Teď už o nich nebývá moc slyšet (také asi proto, že vzniklo mnoho čínských výrobců čipů ARM, které jim konkurují a asi mají větší dynamiku), ale tento projekt pokračuje dál. Nyní výrobce oznámil další generaci těchto procesorů s vylepšeným výkonem a také plány na další budoucí pokračování.

 

Loongsony pokračují dál

Nové procesory mají označení Loongson 3A4000 a 3B4000, přičemž jde o podobný či skoro stejný design, ale první jsou určené pro spotřebitelské aplikace (takže v osobním počítači nebo notebooku byste případně našli ten) a druhý pro servery, pročež podporuje zapojení až osmi těchto CPU do jednoho systému pomocí HyperTransportu 3.0 (znáte z AMD Opteronů), tedy 8S sestavu. Použitá je 64bitová instrukční sada MIPS64 Release 5. Autorem návrhu je designové centrum při čínské akademii věd, přičemž celkem je v něm údajně zaměstnáno jen něco přes 200 lidí, což asi vysvětluje poměrně pomalé tempo vývoje.

Oba procesory mají stále jen čtyři jádra (minimálně 3A4000, pokud), což se tuším táhne už od 65nm generace 3A1000, nicméně architektura jader by měla být proti předchozí generaci vylepšená. Frekvence stoupla jen asi o třetinu proti předchozí generaci, zatímco Loongsony 3A3000 dosahovaly takt 1,5 GHz, nový Loongson 3A4000 má běžet na taktech až 1,8–2,0 GHz. Ovšem výkon má narůst až o 100 %, což implikuje podstatně zlepšené IPC (výkon na jeden MHz). Ve slajdech je toto jádro označené jako „tock“, což bývalo označení Intelu pro nové/výrazně přepracované architektury.

Jádro by mělo mít značně zlepšený výkon při virtualizace a podle některých zmínek snad také 256bitové SIMD instrukce (tedy jako AVX/AVX2). Podle výrobce by měl výkon už být konkurenceschopný starším 28nm procesorům AMD s architekturou Excavator.

Prezentace CPU Loongson 3A4000 a 3B4000 zdroj MyDrivers 08
Prezentace CPU Loongson 3A4000 a 3B4000 (Zdroj: MyDrivers)

Podle popisu mají tato čtyřjádra 8MB L3 cache, podporují paměti DDR4-2400 (verze 3B4000 i s ECC) a také dynamickou změnu frekvence a napětí, což pomáhá snižovat spotřebu v klidu. Spotřeba by měla být 30/40/50 W při frekvencích 1,5, 1,8 a 2,0 GHz. Také je uvedeno, že jádro by mělo integrovat ochrany proti procesorovým zranitelnostem jako je Meltdown a Spectre, ale nevíme bližší podrobnosti, tedy zda jde spíš o opravy předtím existujících slabin, nebo nějaké preventivní opatření proti dalším podobným. CPU má také integrované speciální jednotky pro akceleraci kryptografie – například MD5, AES, SHA, ale také odlišné algoritmy standardizované v Číně.

Prezentace CPU Loongson 3A4000 a 3B4000 zdroj MyDrivers 05
Parametry procesorů Loongson 3A4000 a 3B4000 (Zdroj: MyDrivers)

FD-SOI proces od STMicroelectronics

Procesory Loongson 3A4000/3B4000 mají údajně být založené čistě na vlastním IP, neobsahují žádné cizí licenční bloky nebo technologie, při návrhu byly použité už jenom nástroje poskytované dodavatelem výrobního procesu. Samotná výroba je zajímavé zpestření. Tyto čipy jsou pořád vyráběné na starém 28nm procesu, ale ne u TSMC nebo třeba čínském SMIC. Místo toho Loongsony vyrábí evropské STMicroelectronics, a to na 28nm procesu typu FD-SOI, tedy s technologií Fully Depleted Silicon on Insulator.

S tou se setkáváme už dost vzácně, po odchodu AMD od technologie SOI (naposledy na 32nm procesu GlobalFoundries) se všechen běžný hardware vyrábí na běžných tzv. bulk waferech (snad jen IBM Power9 je zatím výjimka, ale asi to také končí). FD-SOI dál rozvíjí GlobalFoundriesSamsung, ale pro specifické aplikace, ne zrovna standardní CPU.

65nm Loongson 3A-1000 (Zdroj: Michael Niedermayer)

Za rok už nová 12nm generace?

Už příští rok (2020, asi tedy opět na jeho sklonku) by ovšem měla přijít následující generace, která se přesune na o poznání modernější 12nm proces. Mohlo by to znamenat už FinFETové tranzistory. Ale je také možné, že Loongson zůstane naopak u FD-SOI, jelikož GlobalFoundries měla v plánu takový 12nm proces (bez FinFETů a zřejmě levnější) a výroba na FD-SOI waferech měla běžet právě i na území komunistické Číny.

Tyto nové 12nm čipy se budou jmenovat Loongson 3A5000, což bude spotřebitelská verze opět se čtyřmi jádry, a Loongson 3C5000 pro servery. Ten už ale má obsahovat 16 jader. 12nm proces má umožnit posunout frekvenci až na 2,5 GHz, ale není jasné, zda opět bude zvýšeno IPC jader, nebo zda tentokrát půjde o „die-shrink“ architektury z 3A4000. To by při jen jednoletém odstupu obou generací asi i dávalo smysl. Nicméně například L3 cache má být zřejmě zvětšená na dvojnásobek, latence pamětí snížené a výkon v jednom vlákně má snad být o 30 % lepší (pokud mě neklame strojový překlad). Výkon prý má být konkurenceschopný novějším procesorům AMD, tedy zřejmě i těm s architekturou Zen.

Nevím, jak široké uplatnění Loogsony v Číně mají, patrně to bude hlavně mimo běžné počítače ve specializované elektronice, serverech a systémech pro vojenský/letecký průmysl a podobně, kde je strategický zájem na tom, aby komponenty nebyly vyráběné v zahraničí. Na západě počítače či základní desky s těmito procesory (pouzdro je typu BGA, pájí se tedy přímo na PCB) asi ale opět bude skoro nemožné sehnat, podobně jako je to už ostatně u dosavadních generací těchto MIPS procesorů.

Galerie: Prezentace z odhalení čínských MIPS procesorů Loongson 3A4000 a 3B4000

 

Nové čínské MIPS procesory Loongson 3A4000: vyráběné na FD-SOI, výkon jako Excavator
Ohodnoťte tento článek!
5 (100%) 5 hlas/ů