כיצד התאמה אישית של שבבים, רישוי ליבה יכולים לשנות את עסק המעבדים

בסבב זה של התפתחויות מפתיעות בטכנולוגיית המעבדים, אנו לומדים ש- Nvidia ו- IBM מחליטים להעניק רישיונות לליבות המעבדים שלהם - ליבות Kepler GPU ו- Power CPU בהתאמה - ומאפשרות לחברות אחרות לכלול את הליבות הללו במוצרים שלהן.

זהו שינוי גדול. עד עכשיו, אם אתה רוצה GPU של GeForce, היית צריך לקנות אותו מ- Nvidia, ואם אתה רוצה מעבד כוח היית צריך לקנות אותו מ- IBM. כעת יצרני מעבדים אחרים או אפילו לקוחות סופיים יוכלו לכלול את הליבות הללו במוצרים המותאמים אישית או למחצה שלהם.

רישוי קניין רוחני בצורה של ליבות למעבדים או גרפיקה אינו דבר חדש. ARM עשתה עסק ענק ממכירת ליבות CPU וארכיטקטורות, ו- Imagination Technologies בנתה את העסק שלה באמצעות מכירת גרעינים וטכנולוגיות גרפיות. לאחרונה, כל אחד מהם נכנס לעסקים אחרים. בעלי רישיונות ה- CPU של ARM כוללים כמעט את כל יצרני המעבדים הסלולריים (אפל, קוואלקום, סמסונג, Nvidia, Mediatek ועוד), בעיקר כולם למעט אינטל. גרפיקה של Power-VR של אימג'ינציה מורשית לאפל, אינטל ורבים אחרים, כאשר אימג'ינציה, מלי ה- ARM והגרפיקה של ויוונטה נלחמים בזה עבור מרבית המעבדים הסלולריים (למעט חברות מחברות שיש להם גרפיקה משלהם). כתוצאה מליבות ברישיון קל למעבדים וגרפיקה ראינו מגוון עצום של מעבדים מוגמרים עם מידה סבירה של תאימות.

Nvidia הייתה בעלת רישיון של ARM, ומשלבת בין טכנולוגיית ה- CPU של ARM עם טכנולוגיה גרפית משלה ליצירת קו המעבדים הניידים שלה. לפני מספר שבועות, Nvidia הדגימה כי היא העבירה את ארכיטקטורת ה- GPU של Kepler כך שתעבוד במערכות עם מעבדי ARM. (החברה משתמשת בגרפיקה פחות חזקה בטגרה; העדכון יהיה חלק מגירסת ה- Logan הקרובה של החברה בקו שלה, והוא יהיה המעבד הסלולרי הראשון שתומך ביכולות העיבוד שלה ב- CUDA GPGPU.) באופן מפתיע יותר, היא אמרה כעת היא תעניק רישיון ליבת ה- GPU כמו גם זכויות לקניין הרוחני המחשוב החזותי שלה, כך שלקוחות יוכלו ליצור GPU משלהם.

נשמע מוכר? הסיבה לכך היא ש- Nvidia רישיאה גרעין GPU קודם לסוני עבור פלייסטיישן 3 ויש לה רישיון פטנט אצל אינטל (הנפוצה בקרב הספקים הגדולים). אולם נראה כי תוכניות הרישוי החדשות מכוונות בעיקר לספקי מעבד ניידים אחרים ולשוק המוטמע הצומח, כאשר Nvidia מתמקדת באופן בו קפלר יכולה לפעול כעת עם פחות מחצי וואט כוח. Nvidia הודיעה קודם לכן על כוונתה ליצור שבב שרת ששילב את ה- GPUs שלו עם מעבדי ARM; באופן תיאורטי זה יאפשר לחברות אחרות לעשות דברים דומים.

השבוע אמרה IBM כי היא תציע את טכנולוגיית ה- Power שלה, המשמשת בדרך כלל את החברה בצ'יפס שלה לשרתים מתקדמים ומסגרות ראשיות, לפיתוח. יבמ אמרה כי היא, יחד עם גוגל, מלאנוקס, נווידיה וטייאן, מייצרות את OpenPower Consortium שמטרתה להרחיב את ארכיטקטורת ה- Power ואת השרתים, אחסון הרשתות והטכנולוגיה הגרפית סביבו כדי ליצור פתרונות המכוונים למרכזי נתונים גדולים מאוד.

ארכיטקטורת הפאוור הראשונה שיבמ IBM תיתן רישיון היא Power 8, אותה מתכוונת החברה להכריז בכנס Hot Chips בהמשך החודש, ותתחיל למשלוח בשנת 2014. Power 8 כולל אוטובוס קלט / פלט מתקדם חדש, המכונה מעבד המצורף Coherent. ממשק (CAPI), שלדברי IBM, יקל על שילוב ליבות כוח עם רכיבי מערכת אחרים למחשוב הטרוגני.

הרעיון הוא לאפשר לארגונים תחילה לקשר ביתר קלות בין מעבדי כוח מרובים ל- Nvidia GPUs באופן הגיוני למרכזי נתונים "Web 2.0" המרחבים, ובסופו של דבר לאפשר מעבדים מיוחדים שיכולים ליצור אלטרנטיבה לשרתי אינטל סטנדרטיים. נזכיר כי בשוק השרתים כיום, השרתים מבוססי אינטל מהווים כ 90 אחוז מהיחידות (אם כי רק כשני שליש מההכנסות, מכיוון שרוב השרתים שאינם x86 הם לרוב מוצרים יוקרתיים וממומחרים בהרבה). השרתים מבוססי ה- Power הקנייניים של יבמ הופכים יותר ויותר לשחקן נישה, והחברה צריכה להביא משתמשים רבים יותר לארכיטקטורת ה- Power בכדי לשמור עליה רלוונטית ולהצדיק את המשך ההשקעה באדריכלות.

מעניין במיוחד לראות את IBM ו- Nvidia יחד. אפשר לדמיין את מעבד ה- Power המשולב עם גרפיקה של CUDA ליצירת מוצרי שרת הגיוניים בשוק המחשוב ביצועים גבוהים (HPC) או מחשבי-על, כאשר כל חברה היא כבר שחקן משמעותי. והמומחיות הקישורית של מלאנוקס תסייע גם בשוק זה.

אולם המיקוד הוא יותר במרכז הנתונים הגדול, בו הטכנולוגיה נעה במהירות ואשר הפכה לאחרונה לשוק גדול וצומח במהירות. הרעיון הוא שחברות יכולות תיאורטית ליצור עיצובים של מערכת על צ'יפ (SoC) המותאמות אישית ליישומים מסוג זה.

בחלק זה קל יותר מכיוון שלקוחות גדולים כותבים לעתים קרובות תוכנה משלהם. גוגל, פייסבוק או מיקרוסופט יכלו לשכתב חלק מהתוכנה למרכזי הענן הגדולים מאוד שלה, אומרים שרת האינטרנט או שרת מסד הנתונים, לארכיטקטורה אחרת ביתר קלות מאשר מפעל טיפוסי, עם מערך היצע הרחב והיישומים הפנימיים. כמובן, אותה מושג מסתתרת מאחורי ההכרזות האחרונות על מספר שבבי שרת מבוססי ARM, אשר נועדו בעיקר לנתק את החשמל באופן דרמטי בסביבות כאלה.

המעורבות של גוגל בקונסורציום OpenPower מסקרנת במיוחד. החברה נקטה בעיקר בגישה סודית מאוד למרכז הנתונים שלה ונחשבת כי היא בונה שרתים משלה; הוא גדול דיו ומשתמש במספר שרתים כך שיכול היה להרשות לעצמו ליצור או ליצור מישהו, שבב שרת המותאם אישית ליישום מסוים, כגון חיפוש באינטרנט.

זה יהיה גם משלים למהלכים אחרים שנועדו לטלטל את שוק השרתים של מרכז הנתונים, כמו OpenCompute Project.

המעבר של יבמ לכאן אינו חסר תקדים לחלוטין. אני זוכר כשיבמ, אפל ומוטורולה הסכימו שהם ייקחו את ארכיטקטורת הפאוור וייצרו את ה- PowerPC, שפרח במשך כמה שנים, אך בעיקר התמוטט כשאפל העבירה את המחברות המקומיות שלה לארכיטקטורת אינטל. ויש כבר זמן רב Power.org, ארגון שנועד להביא את ארכיטקטורת ה- Power לשוק הרחב יותר, כולל המרחב המוטמע. הכוח איבד את הקרקע בשנים האחרונות, ויבמ מקווה שמודל הרישוי החדש שלה יכול לעזור להפוך את זה, במיוחד בשוק מרכזי הנתונים.

בהחלט, יותר תחרות בדרך כלל מובילה לחדשנות חדשה, ושוק בו שחקן אחד שמספק 90 אחוז מהיחידות נשמע בשל לתחרות.

כמובן שבמידה מסוימת, גם יצרני השרתים המכהנים של x86 אינם עומדים דוממים. AMD, שהייתה שנייה רחוקה עבור אינטל בשוק השרתים, הודיעה על כוונתה ליצור שרתים מבוססי ARM כמו גם שרתים מבוססי x86. וזה היה מאוד בכוח לקדם את הרעיון שעתידו טמון ביצירת שבבים "מותאמים למחצה", שלוקחים את ליבותיהם והוספת IP אחרים ליצירת פתרונות בהתאמה אישית עבור לקוחות גדולים. הניצחונות המוקדמים שלה כאן היו בקונסולות המשחקים, אבל זה כמעט לא מתוחק לדמיין את זה בשוק השרתים.

ואינטל, במהלך ההכרזה על הדור הבא של שבבי מרכז הנתונים, דיברה על האופן בו היא יוצרת גרסאות מותאמות למחצה של שבבי השרת Xeon שלה עבור כמה לקוחות גדולים, עם תכונות כמו מאיצים ספציפיים לפונקציות מסוימות. החברה הזכירה את פייסבוק ואיביי כלקוחות.

שוב, תוכלו לדמיין היכן זה הגיוני עבור הלקוחות הגדולים והמתוחכמים ביותר מבחינה טכנית, כאלה שעבורם הוצאות שבבים וכתיבה מחדש מיוחדים או לפחות בדיקת תוכנה בפלטפורמות חדשות הן הרבה פחות מעלות הפעלת מרכז הנתונים בפועל. אבל אני תוהה כמה זה מהשוק. כל שבב מותאם אישית, גם אם הוא נוצר באמצעות גרעינים וגרפיקה נפוצים, עדיין דורש זמן עיצוב מסוים, שלא לדבר על מסכות, רקיקות ובדיקות, ולכן עליהם להיות יקרים יותר לייצור יותר משבבי שוק המוניים, שיש בהם הרבה יתרונות גודל גדולים יותר.

אני מניח שאפשר לחשוב על זה כצעד נוסף בפירוק הענף. פעם אחת שלטה בתעשיית המעבדים יצרני עיצוב משולבים (IDMs) שיצרו IP-ליבות משלהם, עיצבו שבבים מלאים, בנו אותה במוצרי יצירה משלהם ואז מכרו אותה ללקוחות. כיום, רק אינטל ובמידה פחותה סמסונג ו- TI נותרים בעסק הזה. בשלב הבא ראו מעצבי שבבים שפיקחו על עיצוב ה- IP והשבבים החשובים יותר שלהם, אך השאירו את הייצור לאחרים; המודל הדומיננטי של ימינו הוא חברות מוליכים למחצה מוליכים למחצה ומוצרי שבבים. יתכן והשלב הבא הוא שהלקוחות עצמם יקבלו IP שמתוכננים על ידי אחרים, יצטרכו לסטורד חיצוני זה יחד בצורה שהם רוצים, ואז ייצרו את בית היציקה, ובכך יחתוך את רוב עיצוב השבבים לחלוטין. במודל כזה, המנצחים הגדולים יהיו מעצבי ה- IP והמפסידים הגדולים יהיו חברות הבינוניות שהשגשגו להרכיב צ'יפס שמכרו אז להרבה לקוחות שונים, למטרות שונות במקצת.

מצד שני, אני לא יכול שלא לחשוב שתמיד יהיה שוק למספר שבבים יחסית המשרתים את רוב האנשים מספיק טוב, ויכולים להיות פחות יקרים בגלל הנפח העצום שלהם.

ובכל זאת, מהלכים כמו אלה שראינו לאחרונה מ- Nvidia ו- IBM, כמו גם פתיחות הרבה יותר גדולה להתאמה אישית מחברות כמו AMD ואינטל, אמורים להוביל לגיוון רב יותר ובכך יותר לבחירה בעולם המעבדים. וזה בתורו יכול רק להיות טוב לחדשנות.