Hlavní navigace

Poměry na trhu CPU v roce 2020 rozhodnou výrobní technologie

David Ježek

O tom, jak budou daná CPU historicky vnímána, nerozhoduje jen síla marketingu, ale zejména kvalita výrobní technologie a chyby v softwaru či architektuře. Pokusme se nastínit, co nás čeká v roce 2020.

Doba čtení: 7 minut

Sdílet

Děr bude přibývat

Už mnohokrát jsme se na těchto stránkách věnovali společnosti Intel a její situaci v posledních zhruba dvou letech. Za pomyslný mezník, kterým počíná mizérie Intelu, lze považovat přelom let 2017 a 2018, kdy došlo ke zveřejnění informací o chybách typu Spectre a Meltdown.

Dnes vynecháme rozsáhlou rekapitulaci či linkování desítek textů o všemožných CPU chybách, které byly od té doby objeveny jak v mechanismech práce moderních CPU, tak v Hyper-threadingu či jinde. Je toho poměrně velká a také již poměrně nepřehledná a značně zavánějící hromada a na ni budou další a další výzkumníci v nadcházejících měsících a letech přidávat další plně naložené vidle dalších nových chyb či variant chyb již existujících. Týká se to nejen Intelu, ale i většiny dalších výrobců a návrhářů CPU, jen tomu Intelu je nacházeno děr v procesorech nejvíce.

Dovolte mi tak úvodem pouze v tomto kontextu připomenout, že stávající procesorové architektury často nelze z hlediska těchto chyb opravit, lze pouze upravit jejich mechanismy fungování, například neustálým mazáním cache / registrů /atd. případně vypnutím HT / SMT. Všechny tyto korekce ale obvykle vedou k určitému, jakkoli leckdy malému snížení výkonu CPU a v součtu je tento pokles často již signifikantní (zejména pokud je vypnut právě onen Hyper-threading, který jeho průkopník Intel v průběhu let dotáhl z výkonového hlediska téměř k dokonalosti).

Ve výsledku tak lze pouze konstatovat, že všechna měření výkonu CPU, obvykle srovnávající procesory AMD a Intel, jsou de facto v období cca 2007 až 2018 neplatná. Není větší lži než benchmarků CPU a lež je vždy o to větší, čím detailněji jsou určeny podmínky taného testu (vedle výkonnostního dopadu chyb totiž velmi rychle zastarají verze ovladačů, nástrojů, firmwarů atd.).

Přesto však platí, že ani Intel, ani AMD (ani jiní) se HT, resp. SMT nevzdají a v procesorech jej budou nabízet i nadále, i v roce příštím.

Trable s throttlingem

Pozastavme se na chvíli u společnosti Intel. Její letité problémy s neschopností spustit velkoobjemovou výrobu 10nm procesem s dostatečnou výtěžností a dostatečně kvalitními parametry čipů mimo jiné nejnověji vyústila v tom, že nová generace poměrně zajímavých strojů Microsoft Surface Pro, osazených 10nm Core i5–1035G, má problémy s přehříváním a výkon tohoto nového stroje padá v provozu dokonce pod úroveň dvou předchozích (14nm) generací (tj pod úroveň modelu osazeného procesorem Core i7–8565U generace Whiskey Lake z podzimu 2018). Však také zbrusu nový 10nm model CPU Intel má horší hodnoty nastavitelného TDP a až o 1 GHz nižší Boost frekvenci.

Intel se zkrátka stále trápí. Trápí se dokonce tak moc, že jeho PR oddělení muselo začít manipulovat mínění IT veřejnosti záměrně volenými parametry testů tak, aby jeho procesory vedle konkurenční AMD vypadaly lépe (hezky to v bodech shrnul no-X), než jaká je realita. Když se na to přišlo, Bob Swan reagoval vyhýbavě, jak je u něj ostatně zvykem.

Spanilá jízda AMD?

Vedle toho Zenová jízda AMD vypadá takřka ideálně. Firma stále roste na spoustě trhů. V serverech už dosáhla na „bod zlomu“, tedy přibližně 10% podíl CPU, což minulý šéf Intelu Brian Krzanich před několika měsíci označil jako podíl, který už je nebezpečný a mohl by ohrozit pozice Intelu v tomto lukrativním segmentu.

AMD momentálně v desktopech nabízí lepší CPU prakticky v každé kategorii a pokud do srovnání zahrneme i GPU jádra, tak včetně kategorie nejlevnější. Mohlo by se zdát, že na co sáhne Lisa Su, to se podaří. Však proč ne, tahle dáma si kdysi dělala doktorát na MIT a byla jednou z klíčových osob, které daly světu výrobní technologii SOI. Takže toho o procesorech ví mnohokrát víc než „absolvent ekonomky“ Bob Swan.

Za Lisy Su se zrodila architektura Zen, později Zen+ a Zen 2 (současná architektura) a AMD už hovoří o Zen 3 a Zen 4. Její přechod na modulární konstrukci procesorů se momentálně jeví jako geniální krok a je jen otázkou, co nejen AMD, ale případně také Nvidia a další v této souvislosti vymyslí.

Na druhou stranu ale stále platí, že Intel je rozjetá velká mašina, která setrvačností může jet i nadále a pokud se jí podaří překlenout hořkou 10nm éru a přijít konečně po letech s něčím konkurenceschopným, může AMD zase do roka a do dne paběrkovat (doufejme, že to nenastane).

Rozhodne kvalita výrobních procesů

AMD díky modulární konstrukci vyrábí poměrně malé CPU „čiplety“ s 8 CPU jádry, z nichž lepí až 64jádrové procesory. Vyrábí velikostně poměrně malá GPU, která i díky tomu může nabízet za podstatně zajímavější ceny než ta jediná zbývající konkurence. Vše se děje na 7nm procesech (některé architektonicky starší produkty využívají levnější starší výrobní procesy).

A vše se děje jen a pouze díky tomu, že AMD je zákazníkem TSMC, což je momentálně asi nejdůležitější výrobce čipů na světě (vyrábí u ní například také Qualcomm a Apple). Bez TSMC by AMD měla patrně velké problémy i kdyby se před lety nezbavila své výrobní divize: společnost Globalfoundries rozhodně není v těchto měsících tahounem technologického vývoje, spíš naopak.

O tom, jaký technologický náskok a jak výraznou formu spolupráce umí TSMC nabídnout klientům, svědčí před pár dny představený ultimátní procesor společnosti Cerebras, který se na 300mm wafer vešel pouze jeden jediný, má 1,2 biliónu tranzistorů a TDP 16 kW. Zdali toto monstrum lze považovat za jediný monolitický procesor či „jednokřemíkový superslepenec“, ponechme k analýze diskutérům nad Mooreovým zákonem.


Intel v průběhu let velmi pěkně vyladil 14nm výrobní technologii, na které momentálně produkuje vše, co se mu do přetížených výrobních linek podaří dostat. 10nm linky sice jedou, ale stále je to spíše testovací režim než seriózní výroba, která by viditelně překonávala několik let starou 14nm technologii. O 7nm procesu zatím lidé jako Bob Swan jen mluví, ale nikde nic reálného.

Na GPU trhu byla letos dosti velká nuda: AMD si drží slušné pozice ve středním segmentu, vyšší cenové relace opanuje Nvidia, které se poměrně slušně povedlo vsugerovat hráčům myšlenku, že RTX jádra pro raytracingové výpočty jsou něco extra.

Intel zatím pouze mluví o budoucí generaci 7nm grafik Xe, které nedávno dostaly v první generaci jméno Ponte Vecchio a cílí nikoli na hráče, ale HPC segment. Čili si dovolím drze vyslovit kacířskou myšlenku, že i příští rok bude na poli grafických karet pro PC záležitostí AMD a Nvidie. Mimochodem plně aktivní GPU a mobilní grafiku Radeon Pro 5500M si exkluzivně u AMD vyjednal Apple.

Na nanometrech záleží

Procesorový trh se zcela jednoznačně nezmítá v žádné krizi. Vyrábí se všude jako na běžícím pásu, inovace přicházejí na trh a s rostoucím nástupem EUV litografie můžeme očekávat pokračování tohoto trendu.

V horizontu roku 2020 nemá smysl bavit se o hranici, na které křemík narazí (±3 nm), ta je až ve vzdálenější budoucnosti. Má smysl se bavit o vývoji ve firmách jako TSMC a Samsung, které momentálně vyrábí pro sebe či své zákazníky 7nm technologií, tu ještě klasicky s mnoha maskami, nebo díky EUV zdroji světla s podstatně méně maskami a tudíž levněji a rychleji.

TSMC se již nechala slyšet, že 5 nanometrů je na dobré cestě (první čipy již dodává zákazníkům) a lze předpokládat, že mezi prvními zájemci ještě před spuštěním velkoobjemové sériové výroby bude Apple se svými ARMy pro iPhony, případně poté AMD s CPU a GPU čiplety. Zapomenout též nesmíme na čipy, které AMD chystá pro příští generací konzolí Xbox a Playstation.

Nyní na konci listopadu 2019 už ale můžeme s jistotou říci, že Intel nestihne plnohodnotné 10nm desktopové procesory (tj. alespoň 8jádrové, lépe ale více, když Zen 2 nabízí 16 jader) dříve, než bude 7nm EUV výroba u TSMC i Samsungu relativně běžnou záležitostí a 6nm či 5nm procesy na spadnutí.

Diners Vánoce 2019

Za klíčovou otázku pro Intel a rok 2020 bych tak spíše považoval to, jak se budou dařit práce na vývoji a nasazení následného 7nm výrobního procesu, případně otázka kacířská: jaké produkty bude Intel vyrábět u TSMC/Samsungu (to je však v tuto chvíli moje ryzí spekulace). Bohužel zde lze pouze konstatovat, že papírové sliby je potřeba brát s velkou rezervou, jelikož Intel v posledních letech spíše slibuje, pak odsouvá a odsouvá a…

Snad se jednoho dne dozvíme, třeba od budoucích bývalých inženýrů z Intelu, co se vlastně tak strašně pokazilo na přípravě 10nm technologie výroby.