Comment la personnalisation de la puce, les licences de base pourraient changer le secteur des processeurs

Au cours de cette série de développements surprenants dans la technologie des processeurs, nous apprenons que Nvidia et IBM décident de concéder une licence aux cœurs de leurs processeurs (respectivement les cœurs GPU et Power de Kepler), ce qui permet à d’autres sociétés d’inclure ces cœurs dans leurs propres produits.

C'est un grand changement. Jusqu'à présent, si vous vouliez un GPU GeForce, vous deviez l'acheter à Nvidia et si vous vouliez un processeur Power, vous deviez l'acheter à IBM. Désormais, d’autres fournisseurs de processeurs ou même des clients finaux pourront inclure ces cœurs dans leurs propres produits personnalisés ou semi-personnalisés.

Octroyer des licences de propriété intellectuelle sous forme de cœurs pour les processeurs ou de graphiques n’a rien de nouveau. ARM s’est beaucoup investie dans la vente de cœurs et d’architectures de processeur et Imagination Technologies a développé son activité en vendant des cœurs et des technologies graphiques. Plus récemment, chacun est entré dans l'autre entreprise. Les titulaires de licence de processeur ARM comprennent presque tous les fabricants de processeurs mobiles (Apple, Qualcomm, Samsung, Nvidia, Mediatek et bien plus encore), essentiellement tout le monde sauf Intel. Les graphismes Power-VR d’Imagination sont concédés sous licence à Apple, Intel et bien d’autres, avec Imagination, le Mali ARM et les graphismes de Vivante pour la plupart des processeurs mobiles (à l’exception de ceux de sociétés disposant de leurs propres graphismes). Grâce aux cœurs facilement concédés sous licence pour les processeurs et les graphiques, nous avons pu constater une grande variété de processeurs finis offrant une compatibilité raisonnable.

Nvidia est un détenteur de licence ARM, alliant la technologie de processeur ARM à sa propre technologie graphique pour créer sa gamme de processeurs mobiles Tegra. Il y a quelques semaines, Nvidia a démontré qu'elle avait porté son architecture GPU Kepler pour qu'elle fonctionne dans les systèmes dotés de processeurs ARM. (La société utilise des graphismes moins puissants dans Tegra; la mise à jour fera partie de la prochaine version "Logan" de la société et sera le premier processeur mobile à prendre en charge ses capacités de traitement CUDA GPGPU.) Plus surprenant, il a déclaré il va maintenant octroyer une licence au cœur du GPU ainsi qu'aux droits sur sa propriété intellectuelle en informatique visuelle, afin que les clients puissent créer leurs propres GPU.

Semble familier? En effet, Nvidia avait octroyé à Sony une licence pour un noyau de GPU antérieur pour la PlayStation 3 et possède une licence de brevet avec Intel (qui est courante chez les grands constructeurs). Mais les nouveaux plans de licence semblent viser principalement les autres éditeurs de processeurs mobiles et le marché en croissance des solutions intégrées, Nvidia se concentrant sur la manière dont Kepler peut désormais fonctionner avec un demi-watt de puissance. Nvidia avait précédemment annoncé son intention de créer une puce de serveur combinant ses GPU avec des processeurs ARM; cela permettrait théoriquement à d'autres entreprises de faire des choses similaires.

Cette semaine, IBM a annoncé qu'elle proposerait sa technologie Power, généralement utilisée par la société dans ses puces pour serveurs haut de gamme et mainframes, à des fins de développement. IBM a annoncé, avec Google, Mellanox, Nvidia et Tyan, former le consortium OpenPower visant à étendre l’architecture Power et la technologie de stockage, de stockage réseau et graphique Power afin de créer des solutions destinées aux très grands centres de données.

La première architecture utilisée par IBM sous licence est Power 8, que la société prévoit d'annoncer lors de la conférence Hot Chips plus tard ce mois-ci et sera disponible à partir de 2014. Power 8 comprend un nouveau bus d'E / S avancé, appelé Processeur connecté cohérent. Interface (CAPI), qui, d’après IBM, facilitera la combinaison des cœurs Power avec d’autres composants système pour l’informatique hétérogène.

L’idée est de permettre aux entreprises de lier d’abord plus facilement plusieurs processeurs Power avec des GPU Nvidia d’une manière qui convienne aux centres de données évolutifs "Web 2.0", et de permettre éventuellement à des processeurs spécialisés de créer une alternative aux serveurs Intel standard. Rappelons qu'aujourd'hui, sur le marché des serveurs, les serveurs Intel représentent environ 90% des unités (bien que seulement les deux tiers environ des revenus, car les serveurs non x86 sont pour la plupart des produits beaucoup plus haut de gamme et plus chers). Les serveurs propriétaires basés sur Power d'IBM deviennent de plus en plus un acteur de niche et la société doit faire en sorte que davantage d'utilisateurs utilisent l'architecture Power pour rester pertinents et justifier l'investissement continu dans l'architecture.

C'est particulièrement intéressant de voir IBM et Nvidia ensemble. On peut imaginer que le Power CPU soit combiné aux graphiques CUDA pour créer des produits de serveur utiles sur le marché du calcul haute performance (HPC) ou de la superinformatique, où chaque entreprise est déjà un acteur important. Et l'expertise de Mellanox en matière d'interconnexion aiderait également ce marché.

Mais l’accent est mis davantage sur le grand centre de données évolutif, où la technologie évolue rapidement et qui est récemment devenu un marché important et en croissance rapide. L'idée est que les entreprises pourraient théoriquement créer des conceptions de systèmes sur puce (SoC) personnalisées pour ce type d'applications.

Ceci est en partie plus facile car les gros clients écrivent souvent leur propre logiciel. Google, Facebook ou Microsoft pourraient réécrire une partie du logiciel pour ses très grands centres de données cloud, par exemple le serveur Web ou le serveur de base de données, dans une autre architecture plus facilement qu'une entreprise classique, avec son large éventail de fournisseurs et d'applications internes. Bien entendu, ce même concept est à la base des récentes annonces d’un certain nombre de puces de serveur basées sur ARM, qui sont principalement conçues pour réduire considérablement la consommation électrique dans de tels environnements.

La participation de Google au consortium OpenPower est particulièrement intrigante. La société a pour la plupart adopté une approche très secrète de son centre de données et on pense qu'elle construit ses propres serveurs. il est suffisamment grand et utilise suffisamment de serveurs pour pouvoir créer ou faire créer une puce de serveur personnalisée pour une application particulière, telle que la recherche Web.

Cela serait également complémentaire à d’autres initiatives conçues pour secouer le marché des serveurs de centres de données, telles que le projet OpenCompute.

Le déménagement d'IBM ici n'est pas complètement sans précédent. Je me souviens quand IBM, Apple et Motorola ont convenu de prendre l’architecture Power pour créer le PowerPC, qui a prospéré pendant quelques années, mais s’est en grande partie effondré lorsque Apple a transféré ses ordinateurs portables Mac sur l’architecture Intel. Et il y a longtemps que Power.org, une organisation conçue pour intégrer l'architecture Power au marché plus vaste, y compris l'espace embarqué. Power a perdu du terrain au cours des dernières années et IBM espère que son nouveau modèle de licence pourra contribuer à redresser la situation, en particulier sur le marché des centres de données.

Certes, une concurrence accrue conduit généralement à de nouvelles innovations et à un marché dans lequel un acteur fournisseur fournit 90% des unités semble mûr pour la concurrence.

Bien entendu, dans une certaine mesure, les fabricants de serveurs x86 en place ne sont pas en reste non plus. AMD, qui est loin derrière Intel sur le marché des serveurs, a annoncé son intention de créer des serveurs basés sur ARM, ainsi que des serveurs basés sur x86. Et il a beaucoup insisté sur l'idée que son avenir reposait sur la création de puces "semi-personnalisées", basées sur des cœurs et sur l'ajout d'autres droits de propriété intellectuelle, afin de créer des solutions personnalisées pour les gros clients. Ses premières victoires concernent les consoles de jeu, mais il n’est guère exagéré de l’imaginer sur le marché des serveurs.

Enfin, lors de l’annonce de la prochaine génération de puces de centre de données, Intel a expliqué à quelques gros clients la création de versions semi-personnalisées de ses puces de serveur Xeon, avec des fonctionnalités telles que des accélérateurs spécifiques. La société a mentionné Facebook et eBay en tant que clients.

Une fois de plus, vous pouvez imaginer ce qui convient aux clients les plus gros et les plus sophistiqués sur le plan technique, ceux pour lesquels le coût des puces spécialisées et de la réécriture ou du moins du test des logiciels sur de nouvelles plates-formes est bien inférieur au coût d’exploitation réelle du centre de données. Mais je me demande quelle est la part de marché. Chaque puce personnalisée, même si elle est créée à l’aide de cœurs et de graphiques communs, nécessite toujours un peu de temps de conception, sans oublier les masques, les plaquettes et les tests; elle devrait donc être plus chère à produire que davantage de puces du marché de masse, qui ont beaucoup de plus grandes économies d’échelle.

Je suppose que vous pourriez y voir une étape supplémentaire dans la déconstruction de l’industrie. Il était une fois, le secteur des processeurs était dominé par les fabricants de conception intégrée (IDM) qui créaient leur propre IP de base, concevaient des puces complètes, les construisaient dans leurs propres usines, puis les vendaient à leurs clients. Aujourd'hui, seuls Intel et, dans une moindre mesure, Samsung et TI restent dans cette activité. La prochaine étape a été celle des concepteurs de puces, qui ont supervisé leur conception plus importante en matière de propriété intellectuelle et de puces, mais ont confié la fabrication à d'autres; Le modèle dominant actuel est celui des sociétés de semi-conducteurs et des fonderies de puces sans usine. La prochaine étape consiste peut-être pour les clients à utiliser eux-mêmes la propriété intellectuelle conçue par d’autres entreprises, à la faire coïncider comme ils le souhaitent avec une entreprise extérieure, puis à la fonderie qui la fabrique, supprimant ainsi la majeure partie du design de la puce. Dans un tel modèle, les grands gagnants seraient les concepteurs de propriété intellectuelle et les grands perdants seraient les entreprises de niveau intermédiaire qui ont prospéré dans la fabrication de puces qu’elles ont ensuite vendues à de nombreux clients différents, à des fins quelque peu différentes.

D'autre part, je ne peux pas m'empêcher de penser qu'il y aura toujours un marché pour un nombre relativement réduit de jetons qui servent assez bien à la plupart des gens et qui peuvent être moins coûteux en raison de leur volume énorme.

Néanmoins, des changements comme ceux que nous avons vus récemment de Nvidia et d’IBM, ainsi qu’une plus grande ouverture à la personnalisation de sociétés comme AMD et Intel, devraient conduire à davantage de diversité et donc à plus de choix dans le monde des processeurs. Et cela ne peut être que bénéfique pour l'innovation.