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La spécification HSA 1.0 disponible
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La fondation HSA (Heterogenous System Architecture) a annoncé cette semaine la publication de la version 1.0 de sa spécification. Pour rappel, le but de cette technologie est de proposer des solutions pour les problèmes d'hétérogénéité des plateformes de calcul - CPU et GPU – qui diffèrent fondamentalement dans leur fonctionnement et dans leur programmation. HSA tente de résoudre certains de ces problèmes, notamment autour de la manière de collaborer autour d'un espace mémoire unique.
Trois documents ont été publiés, ciblant respectivement le matériel, les développeurs bas niveau (ceux qui réalisent les outils, compilateurs, etc) et les développeurs d'applications (avec notamment un support de C++, Java et Python). Toutes ces spécifications sont téléchargeables librement sur le site de la fondation .
Lancé (et toujours présidé) par AMD, l'effort HSA regroupe désormais d'autres sociétés, particulièrement dans le monde de la mobilité. La fondation compte désormais parmi ses membres ARM, Imagination Technologies (PowerVR), LG, Mediatek, Qualcomm et Samsung.
Un Cortex-A57 16nm fonctionnel chez TSMC
La firme taiwanaise TSMC vient d'annoncer par communiqué de presse avoir produit un premier processeur 16nm pleinement fonctionnel pour l'un de ses clients, en l'occurrence HiSilicon Technologies (filiale de Huawei). Il s’agit d'un processeur réseau qui mixe d'un côté un Cortex-A57 en 16nm et de l'autre des I/O produites en 28nm. L'A57 en question comporterait pas moins de 32 cœurs pour une fréquence pouvant atteindre 2.6 GHz. Il n'est pas indiqué que les premiers processeurs produits peuvent tenir cette fréquence, mais le simple nombre de cœurs montre qu'il s'agit d'un produit tout sauf trivial.
TSMC confirme que son process 16nm FinFET est entré en phase dite de risk production, une phase intermédiaire entre la validation et la mise en production pure et dure qui peut être utilisée par ses clients qui souhaitent tenter de proposer des produits le plus vite possible sur le marché. TSMC indique que ses yields sont « excellents » mais ne confirme pas certaines rumeurs ayant couru dans la presse chinoise par laquelle TSMC aurait avancé la mise en volume du 16nm au premier trimestre 2015. Quelque chose qui contredirait significativement les propos tenus en juillet dernier par Morris Chang qui parlait de fin 2015 pour la production en volume du 16nm. Il faudra attendre la prochaine annonce des résultats de la société (mi-octobre) pour tenter d'en savoir plus sur l'état réel du 16nm.
Notez qu'en ce qui concerne le 20nm, après de multiples rumeurs, Chipworks a bel et bien confirmé que les SoC A8 d'Apple sont fabriqués, en 20nm, par TSMC. Il s'agit de la seconde puce produite en 20nm par TSMC qui a été détectée par Chipworks qui avait déjà trouvé un modem Qualcomm (MDM9235M ) dans une variante du Galaxy S5 (LTE-A) de Samsung. Deux produits qui confirment le fait qu'Apple et Qualcomm sont les deux clients principaux du process 20nm de TSMC.
On notera que le SoC A8 d'Apple est annoncé pour environ 2 milliards de transistors pour une surface de 89mm2. Il est toujours difficile de comparer des designs différents et des types de puces différentes, mais à titre d'exemple, le GM107 de Nvidia, produit dans une phase d'exploitation avancée du process 28nm (contre 20nm en début de process pour l'A8) incluait 1.9 milliards de transistors dans 148mm2. Concernant la génération précédente de SoC Apple, l'A7, il était construit chez Samsung en 28nm pour une taille de die de 104mm2, mais le nombre de transistors exact n'était pas précisé (« plus d'un milliard » étant la seule information donnée).
Brevets GPU : Nvidia attaque Qualcomm et Samsung
Face à l'importance prise dans le monde du GPU mobile par des acteurs nouveaux, ou anciennement secondaires, Nvidia s'estime lésé et brandit l'arme des brevets.
Nvidia a annoncé en fin de semaine passée avoir déposé une plainte à l'encontre de Samsung et Qualcomm pour violation de plusieurs de ses brevets . Parmi son arsenal, Nvidia a choisi de mettre en avant 7 brevets qui concernent la mise en place dans un GPU du T&L, des shaders, du multithreading etc.
Compte tenu de leur histoire relativement longue dans un domaine qui bouge beaucoup et de leurs différentes acquisitions, il est difficile de concevoir aujourd'hui un GPU sans entrer en conflit avec l'un des brevets d'AMD ou de Nvidia. Ils ont alors la possibilité de ne rien faire, estimant que ce serait contreproductif, de négocier un accord ou de passer par la case justice. C'est ce qu'a décidé Nvidia après deux années de négociations infructueuses avec différentes parties.
Au cours de son histoire, Nvidia a dépensé énormément en R&D et n'a pas manqué d'investir en proportion dans la rédaction de brevets relativement généralistes et plus spécifiques. Depuis à peu près 2 ans, le mot "invention" et tous ses dérivés font partie des éléments de langage de la société, exploités à chaque opportunité. C'est particulièrement le cas avec le CEO de la société, Jen-Hsun Huang, qui pousse dans certaines situations le concept à l'extrême quitte à déformer la réalité, comme c'était le cas lors du dernier CES durant lequel il a par exemple déclaré "Nous avons inventé le GPU" ou encore résumé l'épisode des GeForce FX par "Nous avons inventé DirectX 9". De petites phrases qui résument bien la pensée de Nvidia : la société a été au cœur du développement des technologies graphiques, entend bien le faire savoir agressivement et en tirer le bénéfice.
Alors que les SoC Tegra de Nvidia peinent à prendre leur envol dans le monde des smartphones et tablettes, des produits concurrents voient leur volume de vente exploser. Ces produits intègrent tous un GPU sous une forme ou une autre, ce qui est difficilement acceptable pour Nvidia qui estime avoir développé des technologies qu'ils exploitent sans contrepartie. Ce dernier cite les GPU Mali d'ARM, PowerVR d'Imagination et bien sûr Adreno de Qualcomm.
Nvidia focalise dans un premier temps son action contre Samsung et Qualcomm, mais il nous paraît probable que c'est avant tout le second qui est visé. Pour rappel, Qualcomm fabrique les SoC Snapdragon équipés de GPU Adreno, des composants qui ont progressivement largement dominé le marché. Nvidia a probablement intégré Samsung dans sa démarche pour augmenter la pression sur Qualcomm qui n'entend pas céder si facilement. Samsung ayant été prévenu par Nvidia il y a plus de deux ans, la société ne pourra pas se justifier en disant n'y être pour rien et en renvoyant simplement la balle à Qualcomm.
Nvidia a ainsi demandé l'interdiction d'importation sur le sol américain de différents périphériques Samsung : Galaxy S4, Galaxy S5, Galaxy Note 3, Galaxy Note 4, Galaxy Note Edge, Gamaxy Tab S, Galaxy Note Pro. Bien entendu, après cet épisode, il sera difficile pour Nvidia d'obtenir des commandes du fabricant coréen, mais cette décision a probablement été prise parce que les liens commerciaux entre les deux sociétés étaient de toute manière insignifiants.
En débutant officiellement les poursuites, Nvidia accentue la pression sur Qualcomm, mais le but visé dans ce type de procédure est toujours de trouver un accord. Cela risque de prendre du temps, d'autant plus que la situation est complexe. Dans le cas d'un procès, il pourra être difficile à Nvidia de démontrer objectivement que ses brevets ne sont pas trop généralistes, ne représentent pas de petites évolutions évidentes et ont bel et bien été enfreints par l'implémentation de Qualcomm. Par ailleurs, si ce dernier est arrivé récemment dans le monde du GPU, il l'a fait en rachetant à AMD/ATI la division Imageon dont sont issus les GPU Adreno. Qualcomm profite ainsi probablement d'un accord par rapport à certains brevets d'AMD.
La capacité de Nvidia à obtenir un accord ou un jugement favorable pourra lui rapporter des revenus supplémentaires substantiels, et lui donner des arguments pour en faire de même avec d'autres acteurs de l'industrie. Par exemple, si Imagination fait la sourde oreille, Nvidia pourrait se retourner contre Apple, mais nul doute que ce dernier pourrait prendre très mal une action agressive de ce style et avoir par la suite quelques difficultés pour passer commande de GPU GeForce.
A noter que l'accord signé il y a quelques années entre Intel et Nvidia englobe l'accès à ces brevets. Intel est ainsi couvert, que ce soit pour ses propres GPU ou pour les GPU PowerVR qu'il intègre dans certains SoC. Dans sa démarche juridique, Nvidia exploite d'ailleurs cet accord en guise d'exemple.
AMD 4è fabricant de microprocesseurs
Si les chiffres du marché du processeur x86 sont régulièrement publiés par divers instituts, ceux concernant le marché global des microprocesseurs sont plus rares. IC Insights a publié ces données pour l'année 2012. Attention il s'agit d'un classement en valeur et non en unités qui serait moins favorable à Intel et AMD qui disposent d'un prix de vente moyen supérieur :
Si Intel reste largement en tête avec 65,3% du marché, AMD a perdu la seconde place qu'il occupait depuis les années 90s à la faveur de Qualcomm et de Samsung (les chiffres de Samsung incluant les processeurs Apple qu'il fabrique). AMD pointe désormais à la 4è place avec 6,4% de part de marché, environ 1/10è d'Intel.
Cette baisse dans le classement est lié à une forte baisse (-21%) chez AMD alors qu'elles étaient en hausse chez Qualcomm et Samsung, avec respectivement +28 et +78%. Il est à noter que 83% des revenus de Samsung pour les microprocesseurs proviennent en fait d'Apple.
Au global IC Insights note que si les microprocesseurs restent toujours le produit du marché des semi-conducteurs avec 22% des ventes. La croissance n'a toutefois été que de 2% en 2012 après une hausse de 19% en 2011, une petite hausse portée par les microprocesseurs pour Smartphones et Tablettes alors que processeurs pour PC de bureau, PC portables, serveurs et applications embarquées ont connu un recul de 6%.
HSA, calcul hétérogène: Intel et Nvidia isolés?
Début juin, AMD inaugurait la HSA Foundation en partenariat avec ARM, Imagination Technologies, MediaTek et Texas Instruments. Cette fondation a pour rappel comme objectif de concevoir des standards dédiés au calcul hétérogène qu'ils concernent l'aspect programmation ou l'implémentation matérielle. Coup sur coup, elle vient d'accueillir de nouveaux membres importants.
ATI, avant d'être englobé par AMD, avait été le premier à nous faire part de l'ambition d'utiliser la puissance de calcul des GPU à d'autres fins que le rendu 3D en temps réel pour lequel ils ont à l'origine été conçus. Probablement par manque de moyens, ces développements ont avancé très lentement et il aura fallu attendre plus d'un an avec la concrétisation de l'initiative similaire de Nvidia pour que le GPU mette enfin un pied dans la porte du monde du calcul haute performance. Disponible dès début 2007, CUDA a ainsi relégué au second plan toute initiative similaire de la part d'ATI/AMD.
Quelques tergiversations au niveau des choix technologiques et des langages de programmation, ainsi que l'intégration d'ATI dans AMD, ont par la suite empêché toute avancée rapide. Il faut dire qu'avec le projet Fusion d'AMD, l'objectif n'était plus simplement d'exploiter le GPU, mais de profiter de la symbiose GPU + CPU. Par ailleurs AMD a fait le choix, probablement par défaut, de se reposer sur des standards ouverts. A l'inverse, Nvidia a opté pour une approche propriétaire qui lui a permis d'être plus agile et surtout beaucoup plus rapide dans ses développements.
Entre le monde x86 largement dominé par Intel, et le calcul sur GPU dominé par Nvidia, AMD s'est retrouvé dans une situation délicate dans laquelle il était devenu difficile de peser sur les choix technologiques des développeurs et donc de les inciter à programmer pour ses solutions hétérogènes.
Pour sortir de cette impasse, AMD avait besoin de rallier d'autres acteurs à sa cause. Proposer un standard d'architecture pour le calcul hétérogène était une solution naturelle à ce problème, d'autant plus qu'il allait devenir essentiel pour de nombreux autres acteurs : les concepteurs de SoC ultra basse consommation. Lorsque l'enveloppe thermique est limitée, comme c'est le cas pour tous les périphériques mobiles, pouvoir exploiter différents types de cœurs destinés au calcul (séquentiel ou massivement parallèle) permet de maximiser les performances dans plus de cas de figure. En d'autres termes, tout l'écosystème ARM était voué à exploiter le calcul hétérogène et allait faire face aux mêmes problèmes qu'AMD lorsqu'il s'agirait de trouver la meilleure approche pour le mettre en place.
Mi-2011, AMD a ainsi proposé la FSA, Fusion System Architecture, comme base de travail, avec en coulisse le support d'ARM. Un an plus tard, après un changement de nom pour HSA, Heterogeneous System Architecture, AMD a remis tous ses travaux initiaux à une fondation dont les membres fondateurs initiaux incluaient également ARM, Imagination Technologies, MediaTek et Texas Instruments. Les statuts de la fondation laissaient cependant la possibilité à d'autres acteurs de devenir des membres fondateurs s'ils se manifestaient dans les 3 mois, à partir du 1er juin 2012.
A quelques jours de l'échéance, Samsung a ainsi rejoint la fondation en tant que sixième membre fondateur, accompagné par Apical, Arteris, MulticoreWare, Sonics, Symbio et Vivante en tant que membres secondaires. Si l'arrivée d'un poids lourd tel que Samsung était une bonne nouvelle pour la HSA, l'absence de Qualcomm était étonnante. Avec des objectifs très importants au niveau des capacités de ses SoC, et l'arrivée à la tête de son département d'ingénierie d'Eric Demers, l'ancien responsable des architectures GPU d'AMD, il ne faisait aucun doute que Qualcomm voudrait rejoindre la HSA… et pas en tant que membre secondaire.
Les négociations ont probablement été plus compliquées et longues que prévues, mais ont fini par aboutir et la HSA Foundation a modifié ses statuts de manière à faire disparaître la date limite pour l'entrée de nouveaux membres fondateurs. Hier, Qualcomm est ainsi devenu le septième membre fondateur.
En s'adjoignant le poids de presque tout l'écosystème ARM, AMD ne pouvait probablement pas trouver de meilleure approche pour le développement d'un standard dédié au calcul hétérogène et la présentation graphique du site de la fondation ne laisse guère de doute concernant le fait que la porte reste ouverte pour un huitième membre principal. S'il faudra encore convaincre certains acteurs importants tels qu'Apple ou Microsoft, les grands absents restent Intel et Nvidia.
Ceux-ci, d'une part par égo vis-à-vis d'AMD et d'autre part pour ne pas faciliter l'arrivée de concurrence sur des marchés très juteux, restent hostiles à l'arrivée d'un tel standard. Intel veut conserver un contrôle total de sa plateforme, proposer ses propres solutions destinées au calcul massivement parallèle et favoriser l'utilisation des cores x86 qui sont en train de gagner beaucoup en efficacité énergétique. De son côté, Nvidia n'entend pas saboter les premiers succès commerciaux de sa division Tesla liée à l'architecture propriétaire CUDA, et prépare sa propre solution hétérogène.
Pour éviter de se retrouver isolés du reste de l'industrie, nul doute cependant qu'Intel et Nvidia vont suivre de très près l'évolution de la HSA ainsi que ses premières spécifications. Annoncées pour fin 2011, elles ont pris du retard mais seraient maintenant entre les mains de l'ensemble des membres de la fondation pour une publication avant la fin de cette année.
