HW novinky: Intel bude vyrábět 10nm ARM čipy

30. 8. 2016 | David Ježek

Články - HW novinky: Intel bude vyrábět 10nm ARM čipy  

Po pár týdnech se vracíme s dalším dílem nekonečného seriálu Hardwarových novinek, který tak bude trochu rekapitulační. Největší peckou poslední doby, byť jakkoli očekávatelnou, pak nejspíš bude skutečnost, že x86 gigant Intel bude vyrábět ARM čipy pro jiné firmy.

Intel spustí výrobu 10nm ARM SoC pro zákazníky

K této věci lze zaznamenat řadu názorů, jimž optikou doby řekněme před 10 až 20 lety vévodí šokovaný dotaz, jestli to znamená počátek konce Intelu a v přeneseném slova smyslu počátek konce architektury x86 v té podobě, v jaké ji známe dnes. No, tak se na to podívejme.

Pokud zavzpomínáme na „staré dobré časy“, kdy ARM byla pro mnohé spíše hračička, pokud tedy vůbec o téhle firmě a CPU architektuře kdy slyšeli, pak musíme vzpomenout skutečnost, že Intel byl na svém poli absolutní mocipán, který rozhodoval právem veta o tom, kdo má právo vyrábět x86 procesory. Historicky to právo měla společnost AMD a dále Cyrix/IBM, případně VIA a další menší výrobci, kteří sice dnes ještě stále existují a nějaké ty x86 procesory tvoří, nicméně z hlediska desktopově-notebookového, případně spotřebitelsko-serverového nehrají významnou roli (jmenujme například UMC). Intel se v roce 1993 úspěšně vypořádal s patentovými právy na konkrétní označení CPU tím, že po 486 nenásledovalo 586, ale Pentium, takže ostatní výrobci již museli volit názvy odlišné. Ale jak dobře víme, například 1GHz hranici prolomilo jako první AMD (k nemalému vzteku tehdejšího šéfa Intelu Craiga Barretta) a Intel zažil i velký pohlavek v podobě rozšiřující instrukční sady AMD64 (specifikace 2000, první 64bit opterony v roce 2003), která svými kvalitami zastínila vše, o co se pokusil na tomto poli Intel, a pozice AMD se tak trochu zlepšila (to, že šanci prohospodařil někdejší šéf AMD de Ruiz svými hloupými rozhodnutími, by bylo na jinou debatu). Ale zkrátka v desktopech se následně už ani s ničím jiným než x86 nepočítalo, vždyť i Apple o pár let později (2005) přešel z IBM PowerPC na CPU Intel.

A nastalo řekněme zhruba osmileté kralování Intelu, resp. poslední období slávy architektury x86. Následně ale nastoupily malinké mobilní přístroje, což po symbianí/nokiácké éře silně akceleroval Apple svými iPhony (2007). A stejně jako Jobs obhajoval přechod od PowerPC na Intel tím, že IBM neuměla vyrobit dostatečně kvalitní procesory z hlediska poměru výkonu k dané spotřebě, něco podobného bychom od té doby mohli říci o Intelu oproti AMR. Ostatně v tomto kontextu se jako další hloupé rozhodnutí AMD ukázal prodej handset divize firmě Qualcomm (2009).

Tak jako IBM měla ve své době výbornou výrobní technologii, která přesto v kontextu PowerPC nebyla Applu v porovnání s Intelovými 65nm procesory první generace Core dostatečně dobrá, ani Intel nezachránily jeho světově nejlepší výrobní procesy. Do snah uspět s architekturou x86 v podobě odlehčených procesorů Atom investoval doslova miliardy dolarů, a výsledkem bylo jen to, že letos po pár letech snažení ultramobilní segment se svou architekturou x86 opouští. Intel prohrál na celé čáře, byl poražen vhodnější architekturou ARM, vyráběnou za nižší ceny v jihovýchodní Asii v „megapekárnách waferů“ jako TSMC či Samsung. Tyto firmy se v kvalitě výrobních procesů pro ultramobilní čipy již na Intel zcela dotáhly. Je jedno, že Intel umí aktuálně vyrábět s výbornou výtěžností obrovské 20- či 32jádrové procesory s takty kolem 4 GHz. Nic takového v ultramobilním segmentu nikdo nepotřebuje, tam stačí umět špičkově dvou až osmijádrové čipy ARM s takty kolem 2 až 3 GHz. A to umí Samsung-GlobalFoundries stejně dobře jako TSMC a ostatně to uměli všichni vyrábět už na pre-FinFET procesech jako 28nm.

Intel v posledních letech zápasil s tím, že probíhající odliv zájmu běžných lidí od velkých počítačů směrem k malým krabičkách snižuje celkové prodeje jeho procesorů. Dokonce se v jednu chvíli hovořilo o tom, že firma nechá uzavřenou jednu ze svých nejmodernějších továren prostě proto, že tam nemá co vyrábět. A to je hodně velká zmařená investice. Možná i tohle stojí za tím, proč se Intel rozhodl ke kroku, který by byl ještě za Barretta naprosto nemyslitelný: bude sloužit i jako výrobna čipů pro jiné firmy. Tedy že vedle své vlastní výroby x86 procesorů a spousty jiných věcí bude dělat i to, co dělá Samsung či TSMC, tedy vyrábět jiné čipy pro tzv. fabless firmy. A nabídne jim rovnou to nejlepší, svůj chystaný 10nm FinFET proces.

Pokud vám to z předchozích odstavců nevyznívá dostatečně důrazně, tak vězte, že tohle je obrovská změna v rozložení sil na trhu. Intel je s x86 v podobné pozici jako Microsoft s Windows. Musí se uchytit na „tom druhém, nepřátelském trhu“, protože jak ten nepřátelský trh roste na úkor jeho trhu, mohl by se během pár let stát irelevantním či velmi minoritním hráčem. Vzpomeňme doby před 10 lety, kdy se neustále dokola omílalo, jako by bylo super, kdyby Nvidia získala licenci na x86 a mohla vytvořit třetího hráče na trhu. To byl tehdy jediný představitelný krok, který by byl tak super. A hle, dnes už tohle nikoho ani nenapadne. Proč by to Nvidia dělala, když jí jen stačilo zajít na kafe do ARMu, podepsat licenční smlouvu a vesele vyrábět své vlastní SoC s architekturou CPU na vzestupu. Možná si tam i podali dveře s AMD, která už také opterony na bázi architektury ARMv8 vyrábí.

Analogie s Microsoftem je myslím velmi trefná. Vždy mě baví, když někde v diskusi pod svými články (typicky na jiném serveru, ne tady) čtu, jak je Linux vlastně směšný, protože má 1% podíl na trhu. Ale ti lidé zcela opomíjí to, že se desktopy pomalu, ale jistě stávají irelevantními. Silou trhu nejsou velké x86 procesory a na nich běžící Windows, ale malé ARMy a na nich běžící Linux / BSD. Je jedno, jestli ve smartphonech, routerech, televizorech či jinde. Víme dobře, že Playstation 3 i Playstation 4 běží na upraveném FreeBSD. Víme dobře, že mnoho výrobců TV používá Android TV (Philips, Sony), Firefox OS (Panasonic) či WebOS (LG). Víme, že v mobilech vedle samotného Androidu najdeme také Tizen (Samsung) a jiné minoritní systémy. To vše je svět ARMu a svět Linuxu či open source jako takového. A právě proto Microsoft poslední léta hraje open-source písničku, vydává spoustu svých věcí pod MIT licencí, úzce spolupracuje s firmami jako Red Hat. A právě proto Intel nyní bude vyrábět ARMy. Oba giganti „Wintel“ světa se totiž chovají pragmaticky. Doby uzavřenosti jsou definitivně pryč, svět IT aktuálně běží na interoperabilitě a otevřenosti, a tu prezentují volně dostupné operační systémy a nástroje (Linux, BSD, GNU atd.) a volně dostupné procesorové architektury (ARM a kdo ví, kam se vyvine OpenPOWER).

Seriál Hardwarové novinky (dílů: 440)

První díl: Hardwarové novinky 36/2008 (procesory), poslední díl: HW novinky: podzimní přehled #2.
Předchozí díl: HW novinky: AMD Zen – v desktopu 8 jader, v serverech 32 jader
Následující díl: HW novinky: Nejlevnější přehrávač pro Blu-ray 4k se jmenuje Xbox One S

Diskuse k tomuto článku

[fe]

No jen aby ta paralela IBM-Microsoft nebylo pro Apple opakování historie – a to doslova.

Kdysi Apple nechal pod pokličku svého SW technologického hrnce nahlédnou Microsoft a co z toho nakonec bylo, všichni víme. Dnes nechává nahlédnout pod pokličku Intel…

[mirabilis]

+1

Dobré, dokonce velmi dobré.

Sláva, stále s rodí lidé, kteří umí přemýšlet v souvislostech a je těžké je ohlupit bulvárním žvástem.

[Heron]

+1

[kozzi]

Zvlastni ze je zminen Tizen u mobilu, kde bych rekl ze je to velmi minoritni zalezitost, ale u TV zminen neni, pritom bych se nedivil kdyby televizi s Tizen bylo vice jak mobilu :)

[kozzi]

jinak take davam +1 :), moc pekny clanek a rozbor

[trekker.dk]

Doby uzavřenosti jsou definitivně pryč, svět IT aktuálně běží na interoperabilitě a otevřenosti

No, jak kde. Zkuste si interoperabilitu a otevřenost u služeb, které to teoreticky podporují, ale prakticky na to jejich provozovatelé kašlou, protože proč se s někým dělit o trh a dodržovat nějaké standardy. Mluvím třeba o různých instant messaging službách, které jsou založené na XMPP, ale poskytovalé schválně interoperabilitu neumožňují.

[j]

Treba google je zarnym prikladem ... dokud se mu to hodi pro nahnani ovecek do stada, tvari se otevrene, kdyz sou ovce v ohradnce, tak pekne zvedne o metr plot ...

[KS]

Hezký článek.

[win.net]

Pěkný článek, velmi informativní, jen bych upozornil na překlep:
Playstsation 3
;)

[Ovocníček]

No, při tom tónu se nemůžu ubránit pocitu, že je v tom i trošku "přání otcem myšlenky", což může vždycky být ošidné.

IMHO neúspěch Intelu v mobilech není prakticky vůbec o tom, že by x86 byla nějaká "horší architektura". Ono se říká, že dnes je ISA tak 5% vlastností procesoru a všechno zbylé dělá mikroarchitektura jádra (a proces). A to je podle mě docrla přesný. Ono taky tehdy, když se Intel do mobilu dostal, vcelku ukazoval slušně konkurenceschopné vlastnosti, a naopak, takový Cortexy-A15, to byly bídně efektivní mikropřímotopy (ale v mobilech si vesele throttlili na taktech hluboko pod avizovanými turbo frekvencemi - dtto A57). O tom, že ARM potřebuje (se štěstím) polofunkční obezličky jako big.LITTLE by se taky dalo krafat.

Co Intelu uškodilo (IMHO):

1) setrvačnost - Android je historicky a primárně ARM, totéž další mobilní platformy. Tj. stejná věc, co drží alternativní architektury mimo PC/Windows (i když tam je to i o standardizaci a zralosti/učesanosti platformy, jak ukazuje to SNAFU s nepodporou různých ARMů ve vanilla jádru Linuxu). Je dost těžké přesvědčovat klienty, aby vsadili na minoritu a ještě k tomu se starat o portaci a aby to všechno fungovalo.

2) rychlost, pružnost. Těm výrobcům telefonů vyhovuje, že si SoC eventuálně můžou dělat sami, nebo střídat dodavatele (a tlačit tak na ně). Díky těm hotovým jádrům od ARMu se taky ty SoC dají navrhnout dost snadno a rychle, viz jak je má prakticky kdekdo. Nejsou sice pak nic moc, ale to evidentně moc nevadí, ty netechnické elementy převažují.

3) cena. Intel asi nebyl ochoten dělat to dost levně. To je jeho problém, to uznávám.

4) Nejdůležitější element: integrovaný modem. Intelu se nepovedla udělat dost rychle a úspěšně integrace modemu, což je dneska dost základ. Kvůli tomu má konkurenční nevýhodu, plus ty modemy Infeneonu kvůli menšímu podílu mají samy o sobě ztíženou pozici. Jestli někde měl Intel napnout víc a posral to, tak to, že neudržel konkurenceschopnost proti Mediateku (kterej v tom byal taky novej, takže žádný výmluvy) a Qualcommu. Dokonce i Čína se v tom rozjela, kdežto Intelu jako by ten vlak ujel nebo jel dalším spojem po něm. Řekl bych, že tenhle element byl mnohem důležitější, než že x86 je stará škaredá, treife a nehip (což je IMHO pěkná blbost, ale holt všichni máme sklon k romantickému cítění, holt ho jenom uplatňujeme na různých místech a různýma způsobama, někdo má potřebu dělat "fight the power" do zlejch procesorů).

P.S. Bay Trail a Cherry Trail byly/jsou dost slušné v tabletech, takže evidentně ten potenciál na mobilní zařízení x86 má. Ta úspornost potřebná pro telefon ostatně není něco, týkající se moc zátěžové spotřeby (viz ty big Cortexy). Je to halvně o spotřebě v idle a mezi těmi "burst" zátěžemi. A tam se neuplatňuje efektivita ISA nebo jader, ale jen úsporných technologií, a hlavně v uncore, "čipsetu", práci s perifériemi a dalšími komponenty. A to jsou komponenty, kterým je úplně fuk, jestli mají za zadkem ARM, nebo x86 (nebo MIPS...).

[Atom321]

Ono se říká, že dnes je ISA tak 5% vlastností procesoru a všechno zbylé dělá mikroarchitektura jádra (a proces).

No, tohle platí pro průměrné procesory s vyváženým poměrem výkon/spotřeba, ale ne pro okrajové případy. Instrukční sada ARMu se dá dostat na menší plochu chipu, což je velká výhoda pro jednoduché procesory - typicky pro laciné routery, WiFi-USB dongly, low-end telefony, ale i řídící jednotky motoru apod. Naopak, Intel se svým x86-64 dokáže vykouzlit mnohem vyšší propustnost jednovláknových úloh. U střední třídy (smartphonů/tabletů) se to potkává - ARM se zesložiťuje, aby zvedl výkon na takt, zatímco x86 zjednodušuje, aby snížil plochu křemíku a snížil spotřebu. Zbylý rozdíl se dorovná počtem jader.

Nejdůležitější element: integrovaný modem.

Tady platí spíš "integrované cokoliv". U ARMů je velkou výhodou ta variabilita. Do routeru nepotřebujete displej, ale hodí se gigabit ethernet. Set-top-box zase potřebuje HDMI a dekodér videa, případně SATA pro disk. U telefonu se zase hodí LVDS/DPI pro displej, SD/MMC, nějaký zvuk a ten GSM/LTE modem. Na téměř každou úlohu dokážete vybrat SoC, který tam prostě sedne a nemá moc zbytečností navíc.

[Ovocníček]

Měl jsem na mysli mobilní oblast - SoC do mobilů a tabletů. Tam, kde to už spěje k mikrořadičům, tam bych souhlasil, že ta vyšší komplexita už se projeví. Ale u toho, co je v mobilech, už to podle mě tu roli moc nehraje. Možná ještě ten absolutní lowend (Cortex-A5/A7?). Ale zase když člověk vidí, že je tam výrobci perou po čtyřech, tak zřejmě ta plocha čipu není až zas tak kritická. Ale je pravda, že tady asi pomáhá, že AMRM nabízí několik variant Cortexu s různými náklady na počet tranzistorů, kdežto Intel pracova vždy jenom s jedním druhem jádra. To je ta pružnost.

Mě šlo o to, že se tu malovala taková "triumafalistická" vize, že x86 prostě nemá na to, být v těchhle mobilních zařízeních, což si myslím fakt pravda není.

[nyan]

dnes je ISA tak 5% vlastností procesoru a všechno zbylé dělá mikroarchitektura jádra

To je docela mimo. Predekoder i dekoder ti sezere uplne jine mnozstvi energie kdyz musis dekodovat instrukcni sadu s variabilni delkou inst.

x86 je stará škaredá, treife a nehip

No ty posledni tri jsou subjektivni, ale stara rozhodne je. A hlavne vznikala v dobe, kdy slova "efektivita" a "ekologie" lidem nic nerikali. Jestli mel tehdy clovek auto co zralo min nez 12 litru a osvetleni domu min nez pul kilowattu, tak to byl zelenej jak mimozemstan. Takze par desitek wattu nahoru dolu u PC fakt nikoho netrapilo... byl si rad ze vubec nejake PC mas.

Ono taky tehdy, když se Intel do mobilu dostal, vcelku ukazoval slušně konkurenceschopné vlastnosti

Ano, protoze tehdy byl Intel na mile pred ARMy ve vyrobni technologii. Dnes se na nej ARM vyrobci dotahli (v pidicipech) a "kupodivu" uz to tak ruzove nevypada.

Ono taky Intel ladi sve technologie pro velke cipy, a pak kdyz intel nabidne 90% vyteznost a nekdo jinej 70% ale za polovicni cenu... tak se na intel logicky vytoto... a samozrejme je taky zvyklej na jine marze..

[Michal Kubeček]

A hlavne vznikala v dobe, kdy slova "efektivita" a "ekologie" lidem nic nerikali. Jestli mel tehdy clovek auto co zralo min nez 12 litru a osvetleni domu min nez pul kilowattu, tak to byl zelenej jak mimozemstan. Takze par desitek wattu nahoru dolu u PC fakt nikoho netrapilo... byl si rad ze vubec nejake PC mas.

A projevovalo se to např. tím, že když jsem ještě na 386DX-40 (což bylo o dost později) položil prst, procesor nebyl ani znatelně teplý. Pro nepamětníky: ano, přímo na procesor, žádný chladič nebyl potřeba.

[kyknos]

a zapnul si ten pocitac? :D

Motorola 68030 tedy také nepotřebovala chladič, ale prst jsem na ní neudržel

[trekker.dk]

Ještě později 486DX4 - od AMD, taktované na 100MHz - mělo masivní chladič o rozměrech toho procesoru na výšku a šířku a 1cm na výšku. Možná ho to i potřebovalo, protože když ten procesor zapli bez chladiče, tak to nepřežil (i když úplně stejně bych věřil, že už to měl za sebou po předchozím zacházení.)

[pc2005]

Ale zase Am5x86-133 se vyrábělo ve variantě, kdy chladič nepotřebovalo (case temperature až 85 stupňů). Při použití pasivu (plocha cca dvojnásobná než PGA). To mělo asi jen 50 stupňů. A podle datasheetu má 5x86-133 stejnej výrobní proces jako 486DX4-100. Neměl jsi to jádro omylem na 5V? .

[trekker.dk]

Já jsem si s tím nehrál, jenom jsem pak dostal ten čip, abych si ho mohl pověsit na zeď

[nyan]

Jop. 5.25 disky zrali pri nabehu 30 wattu, ale 386 zcela jiste nepotrebovala chladic protoze Intel myslel na ekologii, ne protoze nemeli lepsi technologii :))))

Zapomel si zminit ten tucet Cx stavu a podporu cpufreq u te 386...

[Michal Kubeček]

Ale to je přesně to o čem píšu: pokud v době, kdy vznikala architektura x86 - a ještě hodně dlouho poté - "par desitek wattu nahoru dolu u PC fakt nikoho netrapilo", procesor v tom hrál naprosto zanedbatelnou rolli. Třeba zmíněná 386DX-40 měla typickou spotřebu 2 W a maximální 3 W (slabší 386 ještě o dost méně, natož starší generace), takže i kdyby v té době době někdo vymyslel Cx stav, ve kterém by procesor spotřebovával desetinu, na celkové spotřebě počítače by se to prakticky neprojevilo a rozhodně by to neřešilo "pár desítek wattů nahoru dolů".

Takže ano, tehdy se na úspornost u PC nijak nekoukalo, ale - na rozdíl ode dneška - procesor nebyl rozhodně problém.

[trekker.dk]

To tak motory dělají, že při náběhu mají větší odběr. Jak moc je to relevantní, když náběh trvá pár vteřin a pak ten počítač jede desítky minut až hodiny, to už si každý asi snadno posoudí sám.

[Ovocníček]

To je docela mimo. Predekoder i dekoder ti sezere uplne jine mnozstvi energie kdyz musis dekodovat instrukcni sadu s variabilni delkou inst.

Nemyslím, že to je mimo. Tady tohle právě dělá těch 5 %.

[sgaba]

Ale ale to je zas kvalitní počteníčko :) Jen dva dotazy: Kolik Nvidia na SOC a AMD na ARM Opteronech zatím vydělali? A věděl jste že Intel už kdysi ARM vyráběl a vyrábí vyráběl i jiné architektury než x86?

[pc2005]

On ten Intel Xscale byl dost monolit. IMO by museli dost přepracovat návrh, pokud by chtěli podporovat novější paměti (DDR apod.) a větší rychlosti. Docela by mě zajímalo zda to byl jen netlist od ARMu, nebo dostali kompletní zdrojáky. Taky bylo vtipný, že pouzdro Xscale (typy s malou plochou) mělo PoP flash, což by se v budoucnu muselo "krásně" škálovat (mobily z tý doby maj taktak 128MB ROM a navíc ještě dost hnusný technologie - fungovalo to nějak tak, že během zápisu nešel provádět firmware z té flash - je na to docela zajímavá diskuze na lkml: během zápisu je dostupná jen část funkcí kernelu - která je při kompilaci v sekci ".xip").

[RayeR]

Jeste by se sluselo napsat, kterych modelu atomu se to vlastne tyka. Sice se vyprdli na mobily, ale rozhodne to neni konec low-power atomu, zrejme budou i dal do tabletu a netbooku a koukam, ze ted intel miri hlavne do IoT segmentu, viz tenhle novy SoC: http://www.cnx-software.com/2016/08/17/intel-unveils-joule-compute-module-and-devkit-for-iot-based-on-atom-t5500-t5700-processors/ ktery byl prave predstaven...

[Ovocníček]

Zrovna dneska údajně vydali Apollo Lake s jádrem Goldmont.

Jinak si vůbec nejsem jist, jestli ty telefonní verze opustili definitivně, jak to tam Ježek podává (minimálně Intel nikde neřekl,že na telefony sere navždy, spíš ty formulace jsou volené tak, aby byl ponechán prostor pro návrat). To klidně může být vypuštění jen jedné generace s plánem soustředit se místo toho na tu následující.