Как кастомизация чипов, лицензирование ядра может изменить процессорный бизнес

В ходе этого удивительного развития процессорных технологий мы узнаем, что Nvidia и IBM решают лицензировать свои процессорные ядра - ядра Kepler GPU и Power CPU соответственно - что позволяет другим компаниям включать эти ядра в свои продукты.

Это большое изменение. До сих пор, если вам нужен графический процессор GeForce, вам приходилось покупать его у Nvidia, а если вам нужен мощный процессор, вам нужно было покупать его у IBM. Теперь другие производители процессоров или даже конечные клиенты смогут включать эти ядра в свои собственные или полу-пользовательские продукты.

Лицензирование интеллектуальной собственности в виде ядер для процессоров или графики не является чем-то новым. ARM сделала огромный бизнес из продажи процессорных ядер и архитектур, а Imagination Technologies построила свой бизнес, продавая графические ядра и технологии. Совсем недавно каждый попал в другой бизнес. В число лицензий ARM для процессоров входят практически все производители мобильных процессоров (Apple, Qualcomm, Samsung, Nvidia, Mediatek и другие), в основном все, кроме Intel. Графика Imagination Power-VR лицензирована Apple, Intel и многим другим, причем графические решения Imagination, ARM Mali и Vivante сражаются за большинство мобильных процессоров (за исключением тех компаний, которые имеют собственную графику). В результате использования легко лицензируемых ядер для процессоров и графики мы получили огромное разнообразие готовых процессоров с разумной степенью совместимости.

Nvidia является лицензиатом ARM, сочетая процессорные технологии ARM с собственной графической технологией для создания линейки мобильных процессоров Tegra. Несколько недель назад Nvidia продемонстрировала, что она перенесла свою архитектуру графического процессора Kepler, чтобы она работала в системах с процессорами ARM. (Компания использует менее мощную графику в Tegra; обновление станет частью будущей версии этой линейки компании «Logan» и станет первым мобильным процессором, поддерживающим возможности обработки CUDA GPGPU.) Более удивительно, говорится в сообщении. теперь он будет лицензировать ядро ​​графического процессора, а также права на интеллектуальную собственность для визуальных вычислений, чтобы клиенты могли создавать свои собственные графические процессоры.

Звучит знакомо? Это потому, что Nvidia лицензировала более раннее ядро ​​GPU для Sony для PlayStation 3 и имеет патентную лицензию с Intel (что характерно для крупных поставщиков). Но новые планы лицензирования, по-видимому, в первую очередь нацелены на других производителей мобильных процессоров и на растущий рынок встраиваемых систем, при этом Nvidia фокусируется на том, как Kepler теперь может работать всего с половиной ватт мощности. Ранее Nvidia объявила о своем намерении создать серверный чип, который бы объединял свои графические процессоры с процессорами ARM; теоретически это позволило бы другим компаниям делать подобные вещи.

На этой неделе IBM заявила, что предложит свою технологию Power, обычно используемую компанией в своих чипах для высокопроизводительных серверов и мейнфреймов, для разработки. IBM заявила, что вместе с Google, Mellanox, Nvidia и Tyan создают консорциум OpenPower, целью которого является расширение архитектуры Power и серверных, сетевых хранилищ и графических технологий для создания решений, предназначенных для очень больших центров обработки данных.

Первая архитектура Power, на которую IBM получит лицензию, - это Power 8, о которой компания планирует объявить на конференции Hot Chips в конце этого месяца, а ее поставки начнутся в 2014 году. Power 8 включает новую усовершенствованную шину ввода-вывода, известную как Coherent Attached Processor Интерфейс (CAPI), который, по словам IBM, облегчит объединение ядер Power с другими компонентами системы для разнородных вычислений.

Идея состоит в том, чтобы позволить организациям в первую очередь более легко связать несколько процессоров Power с графическими процессорами Nvidia таким образом, чтобы это имело смысл для масштабируемых центров обработки данных «Web 2.0», и в конечном итоге предусмотреть специализированные процессоры, которые могли бы создать альтернативу стандартным серверам Intel. Напомним, что на современном серверном рынке серверы на базе Intel составляют примерно 90 процентов блоков (хотя только около двух третей выручки, поскольку серверы, отличные от x86, в основном являются продуктами более высокого класса и более дорогими). Собственные серверы IBM на базе Power все больше становятся нишевым игроком, и компании необходимо привлечь больше пользователей к архитектуре Power, чтобы сохранить ее актуальность и оправдать продолжающиеся инвестиции в архитектуру.

Особенно интересно видеть IBM и Nvidia вместе. Можно представить, что Power CPU объединяется с графикой CUDA для создания серверных продуктов, которые имеют смысл на рынке высокопроизводительных вычислений (HPC) или суперкомпьютеров, где каждая компания уже является значимым игроком. И опыт Mellanox по межсоединениям также поможет на этом рынке.

Но больше внимания уделяется крупномасштабному центру обработки данных, где технологии быстро развиваются и который в последнее время стал большим и быстро растущим рынком. Идея заключается в том, что компании могут теоретически создавать схемы System-on-Chip (SoC), адаптированные для таких приложений.

Отчасти это проще, потому что крупные клиенты часто пишут свое собственное программное обеспечение. Google, Facebook или Microsoft могли бы переписать часть программного обеспечения для своих очень больших облачных центров обработки данных, скажем, веб-сервера или сервера базы данных, на другую архитектуру, более простую, чем обычное предприятие с его широким спектром поставщиков и внутренних приложений. Конечно, та же самая концепция лежит в основе недавних анонсов ряда серверных чипов на базе ARM, которые в первую очередь предназначены для резкого отключения питания в таких средах.

Участие Google в консорциуме OpenPower особенно интригует. Компания в основном использует очень скрытный подход к своему дата-центру и, как считается, строит свои собственные серверы; он достаточно большой и использует достаточно серверов, чтобы он мог позволить себе создать или заставить кого-то создать чип сервера, настроенный для конкретного приложения, такого как веб-поиск.

Это также будет дополнением к другим шагам, разработанным для встряхивания рынка серверов центров обработки данных, таким как OpenCompute Project.

Перемещение IBM здесь не является абсолютно беспрецедентным. Я помню, когда IBM, Apple и Motorola договорились, что они возьмут архитектуру Power и создадут PowerPC, который процветал в течение нескольких лет, но в основном рухнул, когда Apple перевела свои ноутбуки Mac на архитектуру Intel. И давно существует Power.org, организация, разработанная для вывода архитектуры Power на более широкий рынок, включая встроенное пространство. В последние несколько лет мощность теряет свои позиции, и IBM надеется, что ее новая модель лицензирования поможет переломить ситуацию, особенно на рынке центров обработки данных.

Конечно, большая конкуренция обычно приводит к новым инновациям, и рынок, на котором один игрок предоставляет 90 процентов единиц, кажется готовым для конкуренции.

Конечно, в определенной степени, действующие производители серверов x86 тоже не стоят на месте. AMD, которая занимает второе место после Intel на рынке серверов, объявила о своем намерении создавать как серверы на базе ARM, так и на базе x86. И он был очень силен в продвижении идеи, что ее будущее заключается в создании «полу-нестандартных» чипов, которые берут свое ядро ​​и добавлении других IP для создания пользовательских решений для крупных клиентов. Его первые победы здесь были в игровых консолях, но вряд ли можно представить это на рынке серверов.

А Intel, во время анонса своего следующего поколения чипов ЦОД, рассказала о том, как она создает полу-нестандартные версии своих серверных чипов Xeon для некоторых крупных клиентов, с такими функциями, как специальные ускорители для определенных функций. Компания упомянула Facebook и eBay в качестве клиентов.

Опять же, вы можете себе представить, где это имеет смысл для крупнейших, наиболее технически искушенных клиентов, для которых затраты на специализированные микросхемы и переписывание или, по крайней мере, тестирование программного обеспечения на новых платформах намного меньше, чем стоимость фактического запуска центра обработки данных. Но мне интересно, сколько это рынка. Каждый пользовательский чип, даже если он создан с использованием общих ядер и графики, все же требует некоторого времени на разработку, не говоря уже о масках, пластинах и тестировании, поэтому их производство должно быть более дорогим, чем более массовые чипы, которые имеют много большая экономия от масштаба.

Я полагаю, вы могли бы подумать об этом как о еще одном шаге в деконструкции отрасли. Когда-то в индустрии процессоров доминировали производители интегрированных конструкций (IDM), которые создавали свои собственные базовые IP-адреса, разрабатывали полноценные чипы, создавали их в своих собственных фабриках, а затем продавали их клиентам. Сегодня в этом бизнесе остаются только Intel и, в меньшей степени, Samsung и TI. На следующем этапе разработчики микросхем следили за своими более важными IP и чипами, но оставляли производство другим; Доминирующая сегодня модель - это бесполезные полупроводниковые компании и чип-литейные заводы. Возможно, следующим этапом будет то, что сами клиенты возьмут IP, спроектированный другими, попросят внешнюю фирму соединить его так, как они хотят, и затем сделают литейное производство, тем самым полностью исключив большую часть конструкции чипа. В такой модели крупными победителями станут дизайнеры ИС, а крупными проигравшими станут компании среднего звена, которые преуспели в изготовлении чипов, которые затем продавали множеству разных клиентов, для несколько разных целей.

С другой стороны, я не могу не думать, что всегда будет рынок для относительно небольшого количества чипов, которые достаточно хорошо обслуживают большинство людей и могут быть менее дорогими из-за их огромного объема.

Тем не менее, действия, подобные тем, которые мы видели недавно от Nvidia и IBM, а также гораздо большая открытость к настройке со стороны таких компаний, как AMD и Intel, должны привести к большему разнообразию и, следовательно, большему выбору в мире процессоров. А это, в свою очередь, может быть полезно только для инноваций.