Durante mucho tiempo, Intel dominó tanto las CPU para servidores, PC y portátiles que casi resultaba aburrido. Con las arquitecturas Zen de AMD y las nuevas CPUs ARM para servidores y Macs, el carrusel de procesadores está cogiendo velocidad. Intel también viene empujando.
Desde la introducción de los procesadores Core, Intel tiene prácticamente el negocio con procesadores para PC, portátiles y también servidores en el bolsillo. AMD se había tropezado a sí misma con la aberración de Bulldozer, los procesadores de potencia se estaban moviendo hacia el nicho, e incluso Apple se había convertido en un cliente de Intel. Intel sólo fracasó en su intento de penetrar en el mercado de los smartphones, las tabletas y los wearables. En este caso, el fabricante no fue rival para los mejores de ARM.
La falta de competencia, sin embargo, hizo que la propia Intel perdiera impulso. El modelo tic-tac se abandonó y el desarrollo de la arquitectura de los procesadores y, sobre todo, de su fabricación, se ralentizó cada vez más. Así que el gigante de los procesadores se vio sorprendido por el regreso de AMD con la microarquitectura Zen. Inicialmente, los procesadores Ryzen sacudieron el mercado de los PC de sobremesa. Con los procesadores de 7nm de la segunda generación Zen, es decir, Rome y Renoir, AMD se está afianzando en el negocio de los servidores y los portátiles. Según un informe de Mercury Research, AMD alcanzó en el segundo trimestre de 2020 su mayor cuota de mercado mundial desde 2013: un 19,2% en procesadores de sobremesa e incluso un 19,9% en CPU para portátiles. La cuota de mercado en servidores es comparativamente baja, con un 5,8%, pero al menos se ha duplicado en comparación con el primer trimestre de 2019. Probablemente AMD podría vender aún más, pero probablemente no ha reservado suficiente capacidad de fabricación en TSMC. Así lo indica el hecho de que los dos últimos nuevos procesadores de AMD, la CPU de estación de trabajo Ryzen Threadripper Pro derivada de Epyc y la Ryzen 4000G, la variante de escritorio de la APU Renoir, solo se enviarán a los fabricantes de PC y no a los clientes finales. Dado que TSMC ya no produce procesadores para Huawei debido a la presión del gobierno estadounidense, debería haber más capacidad para AMD en breve, pero las próximas CPU ARM de Apple para los Mac también procederán del fabricante taiwanés contratado.
Zen 3 de AMD, Ice Lake para servidores de Intel
El siguiente paso importante para AMD es seguir este año con Milan, el primer procesador Epyc con microarquitectura Zen3, y su primo de escritorio Vermeer. Las matrices de computación, cada una con ocho núcleos, se fabricarán en un proceso refinado de 7nm por TSMC. También llevarán una caché L3 mejorada para minimizar la latencia. Milan sigue con los 64 núcleos y el socket SP3. Hay un nuevo zócalo con el procesador Zen4 Genoa, que probablemente vendrá con DDR5 y soporte PCI Express 5.0 en 2021. Con él, AMD quiere entonces pasar al proceso de 5 nm de TSMC.
La primera CPU de 10 nm para servidores de Intel será Ice Lake SP para sistemas con uno o dos sockets. Soportará PCI-Express 4.0 y al menos aquí se pone a la altura del actual Epyc de AMD. Actualmente se desconoce el número de núcleos que tendrá el procesador. Quizá Intel lo revele en la conferencia virtual Hot Chips de agosto. Para los servidores de cuatro u ocho zócalos, el fabricante acaba de presentar los procesadores escalables Xeon de la familia Cooper Lake. Estas CPU de 14 nm, con un máximo de 28 núcleos, están diseñadas principalmente para cargas de trabajo de IA o aplicaciones con altos requisitos de memoria. Para ellos, la memoria más rápida Optane-Persistant de la nueva serie 200 es compatible. El procesador de 10nm Sapphire Rapids vuelve a unir las dos líneas y probablemente soportará DDR5 y PCIe 5.0, así como Advanced Matrix Extensions para tareas de IA. Junto con el próximo centro de datos de Intel basado en Xe GPU Ponte Vecchio, también alimentará el superordenador Aurora.
Intel parece haber conseguido por fin controlar el proceso de 10 nanómetros, que se corresponde más con la producción de 7 nanómetros de TSMC en términos de anchura de estructura. En cambio, la producción en masa de procesadores de 7 nanómetros, que ahora utiliza un proceso con exposición de onda corta en el espectro ultravioleta extremo (EUV), se ha pospuesto hasta 2022. Tanto TSMC como Samsung ya utilizan un proceso comparable de 5 nm con EUV
Intel tiene aquí un problema con el rendimiento de los chips totalmente funcionales. Se ha identificado la causa, pero el fallo aún no se ha solucionado. Por ello, el fabricante está reestructurando su gestión para el área de fabricación: El jefe de hardware de Intel, Murthy Renduchintala, tuvo que dejar la empresa. Su trabajo se dividirá entre varios directivos, todos los cuales dependerán directamente del director general Bob Swan. Además, Intel está pensando en que en el futuro se produzcan más procesadores externamente, por ejemplo en TSMC. Un candidato para ello sería Ponte Vecchio.
Procesadores ARM para portátiles y superordenadores
El actual número uno en la lista de los 500 mejores superordenadores, el japonés Fugaku, sin embargo, no utiliza ni CPUs de Intel ni de AMD, sino CPUs ARM de Fujitsu. El A64FX con 48 núcleos y HBM2 fue desarrollado especialmente para superordenadores. Con las CPU Altra de Ampere, el Graviton2 de la filial de Amazon Annapurna Labs o el Huawei Kunpeng 920, los procesadores x86 del centro de datos y la computación en la nube están recibiendo la competencia de los procesadores con arquitectura ARM. Los SoC de ARM también están entrando en el mercado de los portátiles ultraportátiles y los ordenadores 2 en 1. Los ejemplos actuales son la Surface Pro X de Microsoft y el Galaxy Book S. Ambos funcionan con SoCs Qualcomm Snapdragon, pero en la Surface como variante personalizada Microsoft SQ1. En la conferencia virtual de desarrolladores WWDC, Apple anunció que en los próximos años cambiaría por completo las CPU de Intel por su propia plataforma ARM, que el fabricante ya utiliza para el iPhone y el iPad.
Mientras tanto, la propia empresa británica ARM está en venta. La empresa, que se gana la vida desarrollando y licenciando la arquitectura y los diseños de chips de ARM a otros fabricantes de procesadores, es propiedad de la japonesa Softbank desde mediados de 2016. Un posible comprador es Nvidia, que utiliza sus propios SoCs ARM en los sectores de IIoT y automoción.
Lakefield: el competidor de Intel en ARM
Intel ha desarrollado el procesador Lakefield como contrapartida a los económicos procesadores ARM con sus larguísimos tiempos de espera conectados. Al igual que los SoC ARM para ordenadores móviles, también utiliza el principio Big Little, que combina núcleos económicos y rápidos que se utilizan en función de la situación. Sin embargo, el procesador Intel consta de cuatro núcleos Tremont Atom y un núcleo Sunny Cove, y constituye la base de las CPU móviles Ice Lake, junto con una unidad gráfica Gen11. Juntos forman una matriz de 10nm que se asienta sobre otra de 22nm que sirve de intercalador activo y también como una especie de chipset. Los dos chiplets apilados se alojan juntos en un paquete. Por encima de ella, la memoria principal está dispuesta como un chip independiente. Dado que Tremont no puede manejar instrucciones AVX-512, éstas también se eliminaron para el núcleo Sunny Cove. De lo contrario, podría ocurrir que un programa con soporte AVX-512 se bloquee al cambiar a los núcleos Tremont, porque el hardware necesario para la ejecución deja de estar disponible de repente. Sin embargo, AVX-512 tampoco es relevante para las CPUs móviles como Lakefield.
Para la segunda mitad de 2021 está previsto un procesador big-little con un mayor número de núcleos "grandes" y probablemente también "pequeños" en forma de Alder Lake, que probablemente estará disponible tanto para ordenadores fijos como móviles. Todavía no está claro cómo serán las extensiones de instrucciones disponibles. AMD aún no ha nombrado ningún plan concreto para estos procesadores híbridos, pero al menos ya ha presentado una patente que describe un procesador con diferentes grupos de núcleos potentes de "altas prestaciones" y otros especialmente económicos de "bajas prestaciones". La llamada de funciones no soportadas por los núcleos económicos debe ser reconocida automáticamente. Estos se transmiten a los núcleos de "altas prestaciones".
Información adicional
Lejos de EE.UU.: CPUs rusas y chinas
Rusia y China, en particular, llevan años creando su propia industria de CPUs para independizarse de los proveedores de EE.UU., entre otras cosas para utilizarlas en su propio ejército. Es probable que las medidas de la administración Trump contra fabricantes chinos como Huawei o Inspur, a los que se les niega reiteradamente el suministro de procesadores, intensifiquen estos esfuerzos. El fabricante de CPUs más importante de Rusia es MCST (Moscow Centre for SPARC Technology) con sus procesadores Elbrus. Utilizan su propio diseño VLIW con raíces en los procesadores SPARC y ahora hasta ocho núcleos. El chip admite instrucciones x86 mediante traducción binaria. El sistema operativo es Ebrus OSL basado en Linux.
En China, toda una serie de fabricantes están desarrollando procesadores ARM para servidores y PC. Por ejemplo, además del Kunpeng 920 para servidores con 64 núcleos, Huawei también está construyendo una variante para PC con ocho núcleos. Con Zhaoxin, hay incluso un productor de procesadores x86. El fabricante es una empresa conjunta entre VIA Technologies y la empresa estatal Shanghai Alliance Investment Ltd. VIA posee una licencia x86 desde 1999 gracias a la adquisición de la división x86 de Cyrix y Centaur y la ha incorporado a la empresa conjunta. El último producto de Zhaoxin es el KaiXian KX-U6780A con ocho núcleos de procesador y gráficos S3 integrados. Sin embargo, según las mediciones de Golem, el rendimiento está más a la par con el Pentium J5005 de Intel basado en Atom. Sin embargo, los esfuerzos de independencia chinos y rusos se ven afectados por el hecho de que los fabricantes dependen en parte de las licencias estadounidenses y de que la fabricación la realiza TSMC en Taiwán.
Más CPUs Intel para portátiles y ordenadores de sobremesa
Para ordenadores móviles más potentes, el sucesor de Ice Lake, Tiger Lake, llegará pronto, inicialmente como una variante U con cuatro núcleos Willow Cove, Xe-GPU integrada, Thunderbolt 4 y posiblemente incluso PCIe 4.0. Más adelante llegará una variante H con hasta ocho núcleos para portátiles de juegos y estaciones de trabajo móviles. Tiger Lake lleva incorporada una tecnología de seguridad que Intel denomina Control-Flow Enforcement Technology (CET). Su objetivo es proteger contra los ataques de secuestro de flujo de control que utilizan código de programa de aplicaciones legítimas que ya están en la memoria principal. Rocket Lake llegará pronto a los ordenadores de sobremesa. Utiliza una arquitectura Sunny Cove modificada para obtener un mayor rendimiento por reloj y se espera que sea compatible con PCI Express 4.0, pero seguirá fabricándose en un proceso de 14nm.