Làm thế nào tùy biến chip, cấp phép cốt lõi có thể thay đổi kinh doanh bộ xử lý

Trong vòng phát triển đáng ngạc nhiên về công nghệ bộ xử lý này, chúng tôi biết rằng Nvidia và IBM đang quyết định cấp phép cho bộ xử lý của họ lõi GPU GPU Kepler và CPU CPU tương ứng cho phép các công ty khác đưa các lõi này vào trong các sản phẩm của họ.

Đây là một thay đổi lớn. Cho đến bây giờ, nếu bạn muốn có GPU GeForce, bạn phải mua nó từ Nvidia và nếu bạn muốn có CPU Power, bạn cần phải mua nó từ IBM. Bây giờ các nhà cung cấp bộ xử lý khác hoặc thậm chí là khách hàng cuối cùng sẽ có thể đưa các lõi này vào các sản phẩm tùy chỉnh hoặc bán tùy chỉnh của riêng họ.

Cấp phép sở hữu trí tuệ dưới dạng lõi cho bộ xử lý hoặc đồ họa không có gì mới. ARM đã tạo ra một doanh nghiệp lớn từ việc bán các lõi và kiến ​​trúc CPU, và Imagination Technologies đã xây dựng doanh nghiệp của mình bằng cách bán các lõi đồ họa và công nghệ. Gần đây, mỗi người đã tham gia vào các doanh nghiệp khác. Các giấy phép CPU của ARM bao gồm hầu hết tất cả các nhà sản xuất bộ xử lý di động (Apple, Qualcomm, Samsung, Nvidia, Mediatek và hơn thế nữa), về cơ bản là tất cả mọi người trừ Intel. Đồ họa Power-VR của Imagination được cấp phép cho Apple, Intel và nhiều hãng khác, với đồ họa của Imagination, ARM của ARM và Vivante chiến đấu với hầu hết các bộ xử lý di động (trừ những công ty có đồ họa của riêng họ). Do kết quả của các lõi được cấp phép dễ dàng cho CPU và đồ họa, chúng tôi đã thấy rất nhiều bộ xử lý đã hoàn thành với số lượng tương thích hợp lý.

Nvidia đã được cấp phép ARM, kết hợp công nghệ CPU của ARM với công nghệ đồ họa của riêng mình để tạo ra dòng vi xử lý di động Tegra. Vài tuần trước, Nvidia đã chứng minh rằng họ đã chuyển kiến ​​trúc GPU Kepler của mình để nó hoạt động trong các hệ thống có CPU ARM. (Công ty đã sử dụng đồ họa ít mạnh hơn ở Tegra; bản cập nhật sẽ là một phần của phiên bản "Logan" sắp ra mắt của công ty và sẽ là bộ xử lý di động đầu tiên hỗ trợ khả năng xử lý CUDA GPGPU của hãng.) bây giờ nó sẽ cấp phép cho lõi GPU cũng như quyền đối với tài sản trí tuệ tính toán trực quan của nó, vì vậy khách hàng có thể tạo GPU của riêng họ.

Nghe có vẻ quen? Đó là bởi vì Nvidia đã cấp phép lõi GPU trước đó cho Sony cho PlayStation 3 và có giấy phép bằng sáng chế với Intel (vốn phổ biến trong các nhà cung cấp lớn). Nhưng các kế hoạch cấp phép mới dường như chủ yếu nhắm vào các nhà cung cấp bộ xử lý di động khác và tại thị trường nhúng đang phát triển, với Nvidia tập trung vào cách Kepler hiện có thể hoạt động với công suất chỉ bằng một nửa watt. Nvidia trước đó đã tuyên bố ý định tạo ra một chip máy chủ kết hợp GPU của nó với CPU ARM; về mặt lý thuyết sẽ cho phép các công ty khác làm những điều tương tự.

Tuần này, IBM cho biết họ sẽ cung cấp công nghệ Power, thường được công ty sử dụng trong các chip của mình cho các máy chủ và máy tính lớn, để phát triển. IBM cho biết, cùng với Google, Mellanox, Nvidia và Tyan, đang thành lập Hiệp hội OpenPower nhằm mở rộng kiến ​​trúc và máy chủ Power, lưu trữ mạng và công nghệ đồ họa xung quanh nó để tạo ra các giải pháp nhắm vào các trung tâm dữ liệu rất lớn.

Kiến trúc Power đầu tiên mà IBM sẽ cấp phép là Power 8, công ty dự định sẽ công bố tại hội nghị Hot Chips vào cuối tháng này và sẽ bắt đầu giao hàng vào năm 2014. Power 8 bao gồm một bus I / O tiên tiến mới, được gọi là Bộ xử lý đính kèm Coherent Giao diện (CAPI), mà IBM cho biết sẽ giúp việc kết hợp các lõi Power với các thành phần hệ thống khác để tính toán không đồng nhất dễ dàng hơn.

Ý tưởng là cho phép các tổ chức trước tiên dễ dàng liên kết nhiều CPU Power với GPU Nvidia theo cách hợp lý cho các trung tâm dữ liệu mở rộng "Web 2.0" và cuối cùng cho phép các bộ xử lý chuyên dụng có thể tạo ra một giải pháp thay thế cho các máy chủ Intel tiêu chuẩn. Hãy nhớ lại rằng trong thị trường máy chủ hiện nay, các máy chủ dựa trên Intel chiếm khoảng 90% đơn vị (mặc dù chỉ chiếm khoảng hai phần ba doanh thu, vì các máy chủ không phải x86 hầu hết là các sản phẩm cao cấp hơn, giá cao hơn). Các máy chủ dựa trên Power độc quyền của IBM đang ngày càng trở thành một người chơi thích hợp và công ty cần thu hút nhiều người dùng hơn vào kiến ​​trúc Power để giữ cho nó phù hợp và chứng minh sự đầu tư liên tục vào kiến ​​trúc.

Thật thú vị khi thấy IBM và Nvidia cùng nhau. Người ta có thể tưởng tượng CPU Power được kết hợp với đồ họa CUDA để tạo ra các sản phẩm máy chủ có ý nghĩa trong thị trường điện toán hiệu năng cao (HPC) hoặc siêu máy tính, trong đó mỗi công ty đã là một người chơi quan trọng. Và chuyên môn kết nối của Mellanox cũng sẽ giúp ích trong thị trường đó.

Nhưng trọng tâm tập trung nhiều hơn vào trung tâm dữ liệu quy mô lớn, nơi công nghệ đang phát triển nhanh chóng và gần đây đã trở thành một thị trường lớn và phát triển nhanh. Ý tưởng là các công ty về mặt lý thuyết có thể tạo ra các thiết kế System-on-Chip (SoC) được tùy chỉnh cho các loại ứng dụng này.

Một phần điều này dễ dàng hơn vì các khách hàng lớn thường viết phần mềm của riêng họ. Google, Facebook hoặc Microsoft có thể viết lại một phần phần mềm cho các trung tâm dữ liệu đám mây rất lớn của mình, cho biết máy chủ Web hoặc máy chủ cơ sở dữ liệu, sang một kiến ​​trúc khác dễ dàng hơn một doanh nghiệp thông thường, với một loạt các ứng dụng nội bộ và nhà cung cấp. Tất nhiên, khái niệm tương tự nằm sau các thông báo gần đây về một số chip máy chủ dựa trên ARM, được thiết kế chủ yếu để cắt giảm đáng kể sức mạnh trong các môi trường như vậy.

Sự tham gia của Google vào tập đoàn OpenPower đặc biệt hấp dẫn. Công ty chủ yếu đã thực hiện một cách tiếp cận rất bí mật đến trung tâm dữ liệu của mình và được cho là đang xây dựng các máy chủ của riêng mình; nó đủ lớn và sử dụng đủ máy chủ để có thể đủ khả năng tạo hoặc nhờ ai đó tạo, chip máy chủ được tùy chỉnh cho một ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như tìm kiếm trên Web.

Điều này cũng sẽ bổ sung cho các động thái khác được thiết kế để làm rung chuyển thị trường máy chủ trung tâm dữ liệu, như Dự án OpenCompute.

Động thái của IBM ở đây không hoàn toàn chưa từng có. Tôi nhớ khi IBM, Apple và Motorola đồng ý họ sẽ lấy kiến ​​trúc Power và tạo ra PowerPC, vốn đã phát triển trong một vài năm nhưng chủ yếu sụp đổ khi Apple chuyển máy tính xách tay Mac của mình sang kiến ​​trúc Intel. Và từ lâu đã có Power.org, một tổ chức được thiết kế để đưa kiến ​​trúc Power đến thị trường rộng lớn hơn, bao gồm cả không gian nhúng. Sức mạnh đã mất dần trong vài năm qua và IBM đang hy vọng mô hình cấp phép mới của mình có thể giúp xoay chuyển điều đó, đặc biệt là trong thị trường trung tâm dữ liệu.

Chắc chắn, cạnh tranh nhiều hơn thường dẫn đến sự đổi mới mới và một thị trường nơi một người chơi cung cấp 90 phần trăm các đơn vị nghe có vẻ chín muồi để cạnh tranh.

Tất nhiên, ở một mức độ nhất định, các nhà sản xuất máy chủ x86 đương nhiệm cũng không đứng yên. AMD, công ty đứng thứ hai sau Intel trên thị trường máy chủ, đã tuyên bố ý định tạo ra các máy chủ dựa trên ARM cũng như các máy chủ dựa trên x86. Và nó đã rất mạnh mẽ trong việc thúc đẩy ý tưởng rằng tương lai của nó nằm trong việc tạo ra các chip "bán tùy chỉnh", lấy lõi của nó và thêm IP khác để tạo ra các giải pháp tùy chỉnh cho các khách hàng lớn. Những chiến thắng đầu tiên của nó ở đây là ở các máy chơi game, nhưng thật khó để tưởng tượng điều này trong thị trường máy chủ.

Và Intel, trong khi công bố thế hệ chip trung tâm dữ liệu tiếp theo, đã nói về cách họ tạo ra các phiên bản bán tùy chỉnh của chip máy chủ Xeon cho một số khách hàng lớn, với các tính năng như máy gia tốc cụ thể cho các chức năng cụ thể. Công ty đã đề cập đến Facebook và eBay là khách hàng.

Một lần nữa, bạn có thể tưởng tượng điều này có ý nghĩa đối với những khách hàng lớn nhất, tinh vi nhất về mặt kỹ thuật, những khách hàng sử dụng chip chuyên dụng và viết lại hoặc ít nhất là thử nghiệm phần mềm trên nền tảng mới ít hơn nhiều so với chi phí vận hành trung tâm dữ liệu. Nhưng tôi tự hỏi bao nhiêu của thị trường này là. Mỗi chip tùy chỉnh, ngay cả khi nó được tạo bằng lõi và đồ họa thông thường, vẫn cần một ít thời gian thiết kế, chưa kể mặt nạ, tấm wafer và thử nghiệm, vì vậy chúng sẽ đắt hơn để sản xuất hơn so với chip thị trường đại chúng, có nhiều nền kinh tế quy mô lớn hơn.

Tôi cho rằng bạn có thể nghĩ về nó như một bước nữa trong quá trình giải cấu trúc của ngành. Ngày xửa ngày xưa, ngành công nghiệp bộ xử lý bị chi phối bởi các nhà sản xuất thiết kế tích hợp (IDM), những người tạo ra IP lõi của riêng họ, thiết kế chip đầy đủ, xây dựng nó trong bộ phận riêng của họ, sau đó bán cho khách hàng. Ngày nay, chỉ còn Intel và ở một mức độ thấp hơn Samsung và TI, là còn lại trong doanh nghiệp đó. Giai đoạn tiếp theo chứng kiến ​​các nhà thiết kế chip giám sát thiết kế chip và IP quan trọng hơn của họ, nhưng để lại việc sản xuất cho người khác; mô hình thống trị ngày nay là các công ty bán dẫn fabless và xưởng đúc chip. Có lẽ giai đoạn tiếp theo là để khách hàng tự lấy IP do người khác thiết kế, có một công ty bên ngoài vỗ nó theo cách họ muốn, và sau đó có một xưởng đúc tạo ra nó, do đó cắt bỏ hầu hết thiết kế chip. Trong một mô hình như vậy, những người chiến thắng lớn sẽ là các nhà thiết kế IP và những người thua cuộc lớn sẽ là các công ty trung cấp đã phát triển mạnh trong việc kết hợp các con chip mà sau đó họ bán cho nhiều khách hàng khác nhau, cho các mục đích khác nhau.

Mặt khác, tôi không thể không nghĩ rằng sẽ luôn có một thị trường cho một số ít chip phục vụ hầu hết mọi người đủ tốt và có thể ít tốn kém hơn vì khối lượng khổng lồ của chúng.

Tuy nhiên, những động thái giống như những gì chúng ta đã thấy gần đây từ Nvidia và IBM, cũng như sự cởi mở hơn nhiều đối với việc tùy chỉnh từ các công ty như AMD và Intel, sẽ dẫn đến sự đa dạng hơn và do đó có nhiều sự lựa chọn hơn trong thế giới bộ xử lý. Và điều đó chỉ có thể tốt cho sự đổi mới.