La Chine a franchi une nouvelle étape vers l’indépendance des semi-conducteurs avec Alibaba annonçant la conception d’une puce de serveur technologique de 5 nanomètres basée sur la dernière architecture de jeu d’instructions d’Arm Ltd.
Mais, aussi impressionnant que soit cet exploit, un développement de conception de puces encore plus important par le géant chinois de la technologie pourrait rendre disponible le code source d’un cœur de processeur RISC-V conçu par ses propres ingénieurs. Cela signifie que d’autres entreprises peuvent l’utiliser dans leurs propres conceptions de processeurs et échapper aux frais de licence d’architecture. (La société a fait les deux annonces lors de sa convention annuelle sur le cloud dans sa ville natale de Hangzhou le mois dernier.)
Le gouvernement chinois finance de nombreuses startups qui conçoivent une variété de puces. Le nombre de sociétés chinoises liées aux puces nouvellement enregistrées a plus que triplé au cours des cinq premiers mois de 2021 par rapport à la même période il y a un an. Et les plus grandes entreprises technologiques chinoises comme Alibaba, Baidu et Huawei développent leurs propres puces plutôt que de miser sur celles d’Intel, Nvidia et d’autres sociétés basées aux États-Unis.
“Ces entreprises technologiques phares comme Alibaba peuvent aider à relancer l’industrie des semi-conducteurs en construisant des puces très avancées”, a déclaré Linley Gwennap, consultante en semi-conducteurs.
La Chine a l’intention de développer l’indépendance des semi-conducteurs, à la fois dans la conception et la fabrication de puces de pointe. L’urgence de le faire a été renforcée par les sanctions américaines contre le géant chinois des télécommunications Huawei, qui ont coupé l’entreprise des puces fabriquées à l’étranger. Les sanctions s’étendent à tous les fournisseurs de Huawei qui utilisent des pièces ou des technologies américaines.
Les États-Unis, alarmés par la campagne de la Chine pour mettre Taïwan sous son contrôle, ont également lancé un programme ambitieux pour « relocaliser » sa fabrication de semi-conducteurs après en avoir laissé une grande partie migrer vers Taïwan. Environ 80 % de la capacité de production mondiale de semi-conducteurs se trouve en Asie, et presque toute la production de puces logiques les plus avancées se trouve à Taïwan. Aucune fonderie chinoise de semi-conducteurs n’a encore atteint le traitement de 5 nanomètres nécessaire pour fabriquer la nouvelle puce basée sur ARM d’Alibaba, elle est donc toujours redevable à Taïwan pour la fabrication.
Mais les implications du choix général d’Alibaba des architectures de jeux d’instructions Arm et RISC-V sont peut-être plus conséquentes à long terme. Une architecture de jeu d’instructions, ou ISA, est le langage dans lequel le logiciel communique avec le matériel et détermine ainsi le type de logiciel qui peut s’exécuter sur une puce particulière. La plupart des serveurs utilisent des processeurs basés sur l’architecture du jeu d’instructions x86 d’Intel. Mais Arm basé au Royaume-Uni, qui licencie son architecture de jeu d’instructions aux concepteurs de puces, a pris pied sur ce marché.
L’architecture du jeu d’instructions RISC-V a encore moins de chaînes attachées. RISC-V, qui fait référence à la cinquième génération d’une architecture informatique à jeu d’instructions réduit open source créée par des chercheurs basés aux États-Unis, est gratuite et donc à l’abri des vents contraires géopolitiques.
La Chine compte deux groupes industriels qui font la promotion de RISC-V : la China Open Instruction Ecosystem Alliance et le China RISC-V Industry Consortium. En juin dernier, la Chine a accueilli le quatrième sommet annuel RISC-V, réunissant l’industrie, les universités et le gouvernement pour discuter de l’avenir de l’architecture.
À la suite des sanctions américaines, qui ont également empêché Huawei d’utiliser le système d’exploitation Android de Google, Huawei a publié sa première plate-forme de développement RISC-V pour aider les ingénieurs à utiliser son propre système d’exploitation Harmony pour les smartphones, les gadgets IoT et autres appareils dits Edge. dispositifs. Incapable d’acheter des puces Intel en raison des sanctions, Huawei a récemment vendu son unité de serveur x86 à une société appartenant à la province chinoise du Henan.
Alibaba a présenté son premier processeur RISC-V en 2019, salué comme la puce RISC-V la plus avancée à l’époque. Dès le début, la société a indiqué qu’elle avait l’intention d’ouvrir le code source du processeur, le langage de description du matériel qui décrit la structure et le comportement des circuits électroniques du cœur du processeur. Il l’a maintenant fait… avec peu de fanfare.
« Si Intel faisait la même annonce à propos de la conception d’un microprocesseur à jeu d’instructions x86, ce serait un gros problème », a noté David Patterson, l’un des créateurs de RISC-V.
RISC-V gagne progressivement sur Arm et Intel à mesure que de plus en plus de fournisseurs de puces et de logiciels adoptent l’architecture. Patterson note que tous les GPU NVIDIA utilisent RISC-V, les téléphones Samsung utilisent RISC-V et la plupart des outils open source fonctionnent pour RISC-V. “Les expéditions RISC-V se chiffrent en milliards”, a-t-il déclaré, ajoutant qu’Alibaba à lui seul a expédié plus d’un milliard de cœurs en utilisant RISC-V. Pendant ce temps, il existe déjà plusieurs autres cœurs RISC-V open source disponibles sur Internet.
Avec des processeurs RISC-V pour les tâches à faible consommation et des processeurs de serveur Arm personnalisés pour l’informatique générale, Alibaba couvre désormais toute la gamme d’infrastructures informatiques. Son système de serveur Yitian 710 sur puce (SoC), fabriqué par le taïwanais TSMC, aura un total de 128 cœurs Arm, avec 60 milliards de transistors intégrés et une vitesse d’horloge maximale de 3,2 GHz. Alibaba a déclaré qu’il s’agissait du premier processeur de serveur compatible avec la dernière architecture Armv9.
Alibaba a déclaré que le SoC avait obtenu un score de 440 dans SPECint2017 (une référence standard pour mesurer la puissance de traitement du processeur entier), dépassant celui du processeur de serveur Arm de pointe actuel basé sur Armv8 de 20% en performances et de 50% en performances. efficacité énergétique.
La société a également annoncé le développement de serveurs propriétaires, sous la marque Panjiu, développés pour la prochaine génération d’infrastructure cloud native. En séparant l’informatique du stockage, les serveurs sont optimisés pour l’IA à usage général et spécialisé, ainsi que pour le stockage hautes performances.
Pendant ce temps, en ouvrant le code source de ses cœurs IP de la série RISC-V XuanTie, les développeurs pourront créer leurs propres prototypes de puces, personnalisées pour différentes applications IoT. Alibaba ouvre également des piles logicielles liées à XuanTie, qui prennent en charge plusieurs systèmes d’exploitation, notamment Linux, Android, RTOS et AliOS d’Alibaba. La société s’est engagée à fournir davantage de services et de support pour les outils de développement RISC-V, les kits de développement logiciel et les cœurs personnalisés à l’avenir.
Le consultant Gwennap suggère que les efforts Arm et RISC-V d’Alibaba sont des expériences plus que des efforts commerciaux, notant qu’Alibaba utilise toujours des puces Intel x86 pour la grande majorité de son utilisation interne. “Ces entreprises parlent beaucoup d’avoir une alternative à Intel”, a déclaré Gwennap. “Mais en fin de compte, ils ne sont pas prêts à manger leur propre nourriture pour chiens.”
La nouvelle puce de serveur basée sur Arm d’Alibaba sera utilisée dans les centres de données d’Alibaba pour fournir des services cloud aux clients. La société continuera à offrir des services basés sur Intel, il appartient donc aux clients de choisir Arm plutôt que des puces basées sur x86. Quand Amazon a fait quelque chose de similaire il y a quelques années, les puces basées sur Arm ont été peu utilisées.
Mais une véritable indépendance des semi-conducteurs obligera la Chine à développer ses propres machines de lithographie ultraviolette extrême, nécessaires pour graver des circuits microscopiques sur silicium. SMIC, la principale fonderie de puces en Chine, ne peut rien fournir en dessous de 14 nm. Le SMIC affirme avoir maîtrisé le processus des puces 3 nm en laboratoire et tente d’acheter les machines de lithographie EUV nécessaires à la production à ASML, la société néerlandaise qui détient actuellement le monopole des équipements critiques. Mais les États-Unis ont l’intention de bloquer la vente. (3 nm fait référence à la prochaine réduction de la taille minimale des caractéristiques des semi-conducteurs et à un espacement plus serré pour permettre une augmentation de la densité des transistors, mais ne fait pas référence à la taille réelle des grilles des transistors ou à d’autres caractéristiques du processeur.)
L’Académie chinoise des sciences dispose d’une équipe de recherche en lithographie EUV et l’Université Tsinghua a développé un nouveau type de source lumineuse d’accélérateur de particules, qui pourrait être utilisé pour la lithographie EUV. Mais faire sortir cette technologie du laboratoire pour l’intégrer à une machine reste encore de nombreuses années.
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