Evropské procesory EPI pro superpočítače použijí ARM Neoverse, RISC-V na 6nm procesu

2

Už je to nějaký čas, kdy jsme informovali o iniciativě Evropské unie podpořit lokální technologický sektor projektem přímo Evropských procesorů a akcelerátorů pro HPC výpočty. O tom, jak tento nápad pokračuje, máme nyní nové informace, které už také odhalují, jaké to procesory pro superpočítače se touto cestou vyplodí.

V centru projektu EPI (European Processor Initiative) je vývoj jednak HPC procesorů, jednak akcelerátorů, které budou využívat architekturu RISC-V (plus koprocesorová rozšíření), které by měly funkci podobnou výpočetním GPU – jednak pro vědecké výpočty, ale současně i pro výpočty umělé inteligence. První nasazení by mělo být v exascale superpočítačích zřejmě v roce 2023.

Procesor pro EPI bude používat technologie ARM Neoverse

Čipy a IP by zřejmě měla zastřešovat nově postavená francouzská společnost SiPearl. Nyní se v ní pracuje na prototypu. První důležitá podrobnost je, že jde o ARM procesor serverového typu, který bude založený na architektuře Neoverse licencované od ARMu. CPU jádro by mělo být založeno na architektuře Zeus, která ještě nemá oficiální jméno. Jde o následníka architektury ARM Neoverse N1, ta měla kódové označení Ares.

Toto znamená, že nepůjde o něco třeskutě nového a vývoj IP jader CPU tedy bude provázán s USA, Británií a s japonským vlastníkem ARMu. Ale sázka na Neoverse je asi dobrý krok. Plyne z ní asi celkem dobrá jistota, že se povede vyvinout použitelný serverový procesor, navíc v relativně krátkém čase. SiPearl nebo další účastníci EPI si v budoucnu pak mohou koupit licenci na instrukční sadu ARM a vyvinout vlastní jádra, pokud by to bylo třeba.

Galerie: Serverová architektura ARM Neoverse N1, prezentace

ARM Neoverse se však zdá se začíná osvědčovat jako schůdná cesta, jak ukazuje například procesor Graviton2, který vyvinul sám pro sebe Amazon na základě nynější architektury Neoverse N1 (Ares), která je upravenou /posílenou verzí mobilního Cortexu-A76.

Tip: Amazon uvádí procesor Graviton2: 7nm, 64 jader ARM, 30 miliard tranzistorů. Drtič Intelu?

V druhé kritické součásti projektu, samotné polovodičové výrobě, se také sáhne po jistotě. Čip má být vyrobený na 6nm procesoru TSMC s EUV technologií. Tapeout prototypu má nastat někdy do konce roku 2020 nebo začátku roku 2021, během roku 2021 bude probíhat testování.

Tento prototyp nebude jenom holé CPU. Strategie vývoje bude taková, že hlavní součástí čipu budou jádra CPU (takže by snad mělo být možné ho používat i pro praktická nasazení). Ale jako menší bonus budou na stejném křemíku implementovaná také IP různých akcelerátorů, které se ve finále budou vyrábět jako samostatné velké křemíky, ale pro první test a ověření budou ve zmenšené formě zahrnuty přímo na křemík procesoru CPU – v této mini verzi budou mít jen malý výkon, ale bude možné je díky tomuto odladit.

EPI European Processor Initiative prototyp
EPI European Processor Initiative: prototyp bude kombinovat ARM procesor se zkušebními implementacemi akcelerátorů

Akcelerace: RISC-V procesor Titan

Těmito akcelerátory mají být už zmíněný HPC koprocesor s architekturou RISC-V pro vědecké výpočty a zřejmě zahrnující také jednotky pro AI výpočty (neuronové sítě). Tato technologie má označení EPAC (EPI Accelerator) a nyní kódové označení Titan. Jde o heterogenní architekturu s vektorovými jednotkami VPU a Stencil/Tensor akcelerátory STX pro neuronové sítě. Jádra RISC-V budou asi zejména obslužnou obálkou pro tyto akcelerační jednotky. Výpočty budou moci probíhat v INT8, FP16, bfloat16 až po vědecké výpočty FP64.

EPI European Processor Initiative akcelerateor EPAC
European Processor Initiative: Heterogenní RISC-V akcelerátor EPAC

Manycore koprocesor, FPGA

Kromě toho ale bude takto integrovaný akcelerátor Kalray MPPA, což je masivně paralelní procesor s množstvím VLIW jader. A také bloky eFGPA firmy Menta, což jsou programovatelná hradlová pole, která lze integrovat jako součást do jinak běžného čipu ASIC (GPU nebo procesoru) – obě tyto firmy jsou také francouzské.

Kalray MPPAŘešení, které se v této podobě osvědčí a prostřednictvím tohoto prototypu se povede vyladit jeho výrobu na 6nm procesu TSMC, by pak asi projekt EPI mohl rozvinout do velkého samostatného akcelerátoru, který by se pak používal v evropských superpočítačích – nemusí to být nutně všechny, volba toho nejvhodnějšího nebyla ještě učiněna. Nicméně sekundárně by pak asi aplikace mohly jít i dál, EPI uvažovalo například o využití vyvinutých AI akcelerátorů v autech evropských automobilek.

Menta eFPGAProcesor má být ve stádiu prototypu monolitickým 6nm čipem, ale posazen bude do 2,5D pouzdra s křemíkovým interposerem. Díky tomu bude moci mít v pouzdru rychlou paměť typu HBM, vedle tradičních řadičů pro paměti DDR4 (nebo možná už DDR5) připojené externě. Dále bude součástí konektivita PCI Express 5.0. V dalších (produkčních) verzích bude procesor asi postavený už jako čisté CPU a ony akcelerátory budou zvětšené do plnohodnotných velkých čipů, které by se pak připojily po PCIe 5.0 (nebo možná nějakém koherentním propojení).

Plody přijdou v roce 2022 až 2023

První verzi procesorů a akcelerátorů by mohly firmy stavějící už samotné servery a superpočítače začít testovat a ověřovat od druhé poloviny roku 2021. Zapojeny budou společnosti Atos (pod tu patří například Bull) a E4 Computer Engineering. V druhé polovině roku 2022 by pak měly dostat finální produkční čipy. Pokud se vše podaří, mohl by se stát stavebním kamenem exascale superpočítačů v roce 2023. Reálně samozřejmě může dojít k různým zpožděním nebo změnám plánům, to teprve uvidíme.

EPI European Processor Initiative roadmapa
Roadmapa European Processor Initiative

Jak úspěšný – a jak přínosný – tento projekt bude, zatím zůstává ve hvězdách. Přijít s technologiemi konkurenceschopnými proti komerčním lídrům (Intel, Nvidia, AMD…) nebude nijak jednoduché a aby to mělo smysl, je třeba, aby iniciativa EPI pokračovala dlouhodobě. Pro nás a vlastně asi i pro globální trh a konkurenční prostředí by bylo asi přínosem, pokud by se v počítačovém průmyslu v Evropě povedlo vytvořit něco jako obdobu úspěšného Airbusu, ale to je samozřejmě mnohem snazší říct, než udělat.

EPI European Processor Initiative akcelerateor SiPearl
Pro práci na procesorech pro European Processor Initiative byla založená firma SiPearl

Oproti podobným čínským snahám se asi nemusíme řídit obavami z toho, že by procesory amerických dodavatelů nebyly pro státy EU dostupné, ale impulz pro určitý návrat evropských firem do křemíkového světa by mohl být dost pozitivní. Každopádně, evropské dotace se třeba i u nás utápějí v tak nepodstatných věcech, že zde nám jich asi líto opravdu být nemusí.

Galerie: European Processor Initiative

Evropské procesory EPI pro superpočítače použijí ARM Neoverse, RISC-V na 6nm procesu
Ohodnoťte tento článek!
4.4 (88.57%) 7 hlas/ů

2 KOMENTÁŘE