Europa laat zien hoe het tegen 2021 eigen HPC-chips zal bouwen

De Europese Unie licht voor het eerst toe hoe het tegen 2021 eigen HPC-processors in de markt wil zetten. De plannen zijn concreet en lijken haalbaar, al komt dat vooral omdat de chipbouwers toch buiten de EU kijken.

De Europese Unie zet sterk in op supercomputing op eigen bodem. Twee initiatieven moeten de EU helpen om de strijd aan te gaan met de VS, China en Japan. Het eerste heet EuroHPC. Dat heeft als ambitie om meer supercomputers te bouwen en uiteindelijk twee Europese exascale-systemen neer te poten. In tandem daarmee loopt het European Processor Initiative (EPI). Onder die noemer schuilt de Europese ambitie om zelf energie-efficiënte Europese chips te bouwen. De tijdslijn is strak: tegen 2024 moeten de exascale-systemen er staan en één van de twee exemplaren krijgt de voorlopig nog onbestaande Europese chips aan boord.

Op de EuroHPC-top in Polen horen we nu voor het eerst hoe de chips er zullen uitzien, en wie ze zal bouwen. Het EPI zal zich over de designs ontfermen en een nieuw bedrijfje met de naam SiPearl zal de chips op de markt brengen. Tegen 2021 wil het EPI de eerste generatie van zijn HPC-cpu’s klaar hebben.

Arm en RISC-V

Voor het design baseren de ontwerpers zich op Arm-technologie, gecomplimenteerd met RISC-V, een handvol doelgerichte FPGA-modules en HBM-geheugen. RISC-V is opensource, FPGA-modules zijn per definitie op maat, maar de oplettende lezer merkt in bovenstaande specificaties toch een contradictie op. Arm is immers geen Europees bedrijf. In 2016 werd ARM Holdings eigendom van het Japanse SoftBank, dat daar 31,4 miljard dollar voor over had. Arm houdt zelf hoofdkwartier in het Verenigd Koninkrijk, en dat is tegen 2021 (vermoedelijk) evenmin een onderdeel van de EU.

 

Voor het design baseren de ontwerpers zich op Arm-technologie.

 

Pragmatiek heeft hier gewonnen: het is immers onmogelijk en onwenselijk om alles opnieuw uit te vinden. Bovendien is Europa niet van zin om compatibiliteit met PCIe op te geven en is high bandwidth memory (HBM) al evenmin een Europese uitvinding. De Europese chip zal dus internationaal bloed hebben.

Chiplets

Kloppend hart van de HPC-processor wordt een ongekende hoeveelheid Arm-rekenkernen. Die wordt bijgestaan door een zelf ontwikkelde RISC-V-‘EPI-accelerator’ of EPAC. Die chiplet bestaat uit acht vectorprocessors die een hoeveelheid L2-cache delen.

Verder zal de chip een multi-purpose processing array (MPPA) bevatten voor de acceleratie van netwerk- en opslagfuncties. De FPGA-functionaliteit moet de processor dan weer toekomstbestendig maken. De FPGA-chiplets maken herconfiguratie mogelijk om aan nieuwe workloads te voldoen maar kunnen tevens dienstdoen als extra accelerator. Aan acceleratie-capaciteiten geen gebrek dus, aangezien ook de Arm-chips vector-acceleratie meekrijgen.

Europese ambitie

Dat betekent dat ontwikkelaars hun keuze van accelerator hebben met de chip en op maat van de workload kunnen selecteren wat best past. Idealiter ligt de focus op RISC-V, aangezien die technologie helemaal open is. De Arm-architectuur komt zoals gezegd van een buitenlands bedrijf. Er zijn bovendien licentiekosten mee gemoeid. Het EPI hoopt dat RISC-V een grote adoptie zal kennen bij ontwikkelaars, zodat het platform op termijn van Arm weg kan migreren. “Op de lange termijn is het onze ambitie om een volledig Europees design te hebben”, zegt Jean-Marc Denis van het EPI daarover aan The Next Platform.

 

Op de lange termijn is het onze ambitie om een volledig Europees design te hebben.

 

Hoe realistisch dat is, blijft afwachten. De EPI-chiplets worden immers samengebracht via 2,5D Interposer-technologie en daarvoor krioelt het niet meteen van de verkopers. Intel heeft zijn Embedded Multi-die Interconnect Bridge en TSMC heeft Chip-on-Wafer-on-Substrate. Denis wilde niet zeggen voor welke van de twee Europa kiest, maar liet al wel weten dat het zeker niet Intel is. Het juiste antwoord valt volgens ons te extrapoleren. SiPearl heeft geen eigen fabrieken en over state-of-the-art-fabs werd in de context van de EPI-chip op de top niet gesproken.

Roadmap

Concreet moet SiPearl in 2021 de eerste generatie chips gebaseerd op het EPI Common Platform lanceren. Die chips krijgen de naam Rhae mee. Die chips zijn bedoeld om pre-exascale-systemen aan te drijven en moeten ook in de autosector gading vinden. Voor 2022-2023 staat dan generatie twee gepland onder de noemer Cronos. Cronos wordt als alles goed gaat de chipfamilie waarop één van de twee Europese exascale-computers is gebaseerd.

 

 

Vanaf dan willen het EPI en SiPearl het platform doorontwikkelen om uiteindelijk tot een brede adoptie te komen, niet alleen in de HPC-wereld maar ook in datacenters. Uiteindelijk is het immers de bedoeling van het hele project om een Europees alternatief voor Intel en AMD uit de grond te stampen en zo strategische onafhankelijkheid te ontwikkelen van buitenlandse mogendheden.

Duidelijke nood

Hoe relevant dat is, ondervindt China vandaag aan den lijve. Een gril van de Amerikaanse president heeft Huawei en dochterbedrijf HiSilicon immers drooggezet: Intel exporteert niet meer en ook Arm-designs zijn plots niet meer toegankelijk. De Amerikanen gebruiken hun macht zo om druk te zetten op China. EuroHPC en EPI zullen er in theorie voor zorgen dat de EU op termijn resistent wordt tegen gelijkaardige druk.

Gerelateerd: Van eigen chips tot exascale-supercomputer: Europa gaat concurrentie aan met Intel en Nvidia