Лаборатория суперкомпьютерных вычислений (BZL) Национального центра суперкомпьютерных вычислений Барселоны (BSC-CNS) сообщила об успешном запуске тестового чипа Cinco Ranch TC1 на архитектуре RISC-V, изготовленного по передовому техпроцессу Intel 3.

В заявлении отмечено, что результаты подтверждают надёжность конструкции и жизнеспособность вычислительной архитектуры на базе открытой платформы RISC-V. «Это достижение является ключевым этапом в процессе разработки чипа и качественным скачком на пути к суверенным суперкомпьютерным технологиям в Европе», — подчеркнула BZL, отметив, что готовый чип предлагает открытую, гибкую альтернативу, свободную от зависимости от проприетарных архитектур крупных транснациональных корпораций. Проект связан с Европейской инициативой по процессорам (EPI), целью которой является разработка отечественных процессоров для будущих европейских суперкомпьютеров и промышленных систем.

«Успешная стабильная загрузка Linux и проверка достижения чипом ожидаемых частот подтверждают зрелость конструкции и качество работы, проделанной командами BZL», — говорит исследователь BSC и координатор аппаратной части лаборатории Zettascale в Барселоне.

Источник изображений: BZL

Cinco Ranch TC1 — это первый чип, произведенный в академической среде с использованием 3-нм техпроцесса Intel 3. На этапе проектирования, из-за невозможности прямого доступа к этой технологии, BZL провела внутренние оценки на сопоставимом техпроцессе TSMC N7, что позволило оценить конструкцию перед окончательной реализацией.

Сообщается, что структура Cinco Ranch TC1 основана на трёх взаимодополняющих процессорных блоках, предназначенных для совместной работы и охвата различных вычислительных профилей. В чипе используются три блока RISC-V на одном кристалле, каждый из которых ориентировано на специализированные рабочие нагрузки. Три ядра используют микроархитектуры Sargantana, Lagarto Ka и Lagarto Ox, с основным упором на эффективность, векторные нагрузки и скалярную обработку соответственно.

Подсистема CPU занимает всего 3,2 мм² на крошечном кристалле площадью 15,2 мм², который также включает высокоскоростные интерфейсы, такие как PCIe 5.0 и DDR5. Для сравнения, площадь CCD восьмиядерного процессора AMD Zen 5 составляет около 71 мм², и для этого чиплета также требуется отдельный кристалл I/O, отметил ресурс HotHardware.com.

Cinco Ranch TC1 был протестирован на оценочной плате Hawk Canyon V2, разработанной Intel для первоначальной проверки чипа после его производства. Следующим этапом станет функциональное тестирование и тестирование производительности, оптимизация ПО и полная проверка системы.

В мае 2025 года на Cinco Ranch TC1 (Test Chip 1) была успешно загружена ОС Linux, а в июле 2025 года, после получения партии из 500 чипов, начались работы по характеризации и проверке. Вся партия продемонстрировала высокую функциональную производительность, при этом большинство устройств успешно запустили все три интегрированных процессора чипа. Также результаты тестов подтверждают, что Cinco Ranch TC1 работает на частоте до 1,25 ГГц, что превышает консервативные оценки, сделанные на этапе проектирования.

Для BZL и её партнёров это достижение является важной вехой и доказательством того, что разработанные в Европе процессоры с открытой ISA могут быть реализованы на передовых технологиях производства и воплощены в реальных кремниевых решениях. Для Европы — это значимый шаг к технологической автономии в HPC. А для Intel это демонстрация того, что её бизнес может оказывать всестороннюю поддержку передовым внешним клиентам в сложных гетерогенных проектах.

Компания SiPearl уточнила спецификации разрабатываемых ею серверных Arm-процессоров Rhea1, которые будут использоваться, в частности, в составе первого европейского экзафлопсного суперкомпьютера JUPITER, хотя основными чипами в этой системе будут всё же гибридные ускорители NVIDIA GH200. Заодно SiPearl снова сдвинула сроки выхода Rhea1 — изначально первые образцы планировалось представить ещё в 2022 году, а теперь компания говорит уже о 2025-м.

При этом существенно дизайн процессоров не поменялся. Они получат 80 ядер Arm Neoverse V1 (Zeus), представленных ещё весной 2020 года. Каждому ядру полагается два SIMD-блока SVE-256, которые поддерживают, в частности, работу с BF16. Объём LLC составляет 160 Мбайт. В качестве внутренней шины используется Neoverse CMN-700. Для связи с внешним миром имеются 104 линии PCIe 5.0: шесть x16 + две x4. О поддержке многочиповых конфигураций прямо ничего не говорится.

Источник изображения: SiPearl

Очень похоже на то, что SiPearl от референсов Arm особо и не отдалялась, поскольку Rhea1 хоть и получит четыре стека памяти HBM, но это будет HBM2e от Samsung. При этом для DDR5 отведено всего четыре канала с поддержкой 2DPC, а сам процессор ожидаемо может быть поделён на четыре NUMA-домена. И в такой конфигурации к общей эффективности работы с памятью могут быть вопросы. Именно наличие HBM позволяет говорить SiPearl о возможности обслуживать и HPC-, и ИИ-нагрузки (инференс).

Источник изображения: SiPearl

На примере Intel Xeon Max (Sapphire Rapids c 64 Гбайт HBM2e) видно, что наличие сверхбыстрой памяти на борту даёт прирост производительности в означенных задачах, хотя и не всегда. Однако это другая архитектура, другой набор инструкций (AMX), другая же подсистема памяти и вообще пока что единичный случай. С Fujitsu A64FX сравнения тоже не выйдет — это кастомный, дорогой и сложный процессор, который, впрочем, доказал эффективность и в HPC-, и даже в ИИ-нагрузках (с оговорками). В MONAKA, следующем поколении процессоров, Fujitsu вернётся к более традиционному дизайну.

Источник изображения: EPI

Пожалуй, единственный похожий на Rhea1 чип — это индийский 5-нм C-DAC AUM, который тоже базируется на Neoverse V1, но предлагает уже 96 ядер (48+48, два чиплета), восемь каналов DDR5 и до 96 Гбайт HBM3 в четырёх стеках, а также поддержку двухсокетных конфигураций. AWS Graviton3E, который тоже ориентирован на HPC/ИИ-нагрузки, вообще обходится 64 ядрами Zeus и восемью каналами DDR5. Наконец, NVIDIA Grace и Grace Hopper в процессорной части тоже как-то обходятся интегрированной LPDRR5x, да и ядра у них уже Neoverse V2 (Demeter), и своя шина для масштабирования имеется.

Источник изображения: EPI

В любом случае в 2025 году Rhea1 будет выглядеть несколько устаревшим чипом. Но в этом же году SiPearl собирается представить более современные чипы Rhea2 и обещает, что их разработка будет не столь долгой как Rhea1. Компанию им должны составить европейские ускорители EPAC, тоже подзадержавшиеся. А пока Европа будет обходиться преимущественно американскими HPC-технологиями, от которых стремится рано или поздно избавиться.

Консорциум European Processor Initiative (EPI) раскрыл планы по выпуску HPC-процессоров нового поколения с архитектурой Arm. Речь идёт о чипах Rhea2, которые, как ожидается, войдут в состав следующего европейского суперкомпьютера экзафлопсного уровня.

Разработчиком изделий Rhea является французская компания SiPearl. Процессор первого поколения на базе Arm Neoverse V1 обладает высокой энергетической эффективностью. Он производится на предприятии TSMC с использованием 6-нм технологии N6. Чип станет основой одного из блоков экзафлопсного суперкомпьютера Jupiter, который в нынешнем году будет запущен в Юлихском исследовательском центре (FZJ) в Германии.

О процессоре Rhea2 информации пока не слишком много. Известно, что он получит двухчиплетную компоновку. Ожидается, что будет реализована поддержка памяти HBM и DDR5. Разработчик переведёт Rhea2 на более «тонкий» по сравнению с чипом первого поколения техпроцесс.

Источник изображения: EPI

Сообщается, что Rhea2 дебютирует в 2025 году. Процессор будет задействован в новом европейском НРС-комплексе — вероятно, в системе «Жюль Верн» (Jules Vernes), которая расположится во Франции. Ввод этого суперкомпьютера в эксплуатацию запланирован на 2026 год. Создание машины финансируется Евросоюзом, Францией и Нидерландами, а её управление возьмёт на себя Французское национальное агентство по высокопроизводительным вычислениям (GENCI), которое на 49 % принадлежит французскому правительству.

Генеральный директор SiPearl Филипп Ноттон (Philippe Notton) отметил, что разработка чипа Rhea2 проходит быстрее, поскольку компания многому научилась при создании изделия первого поколения и учла допущенные ошибки. Он добавил, что SiPearl сотрудничает со многими партнёрами, включая NVIDIA, AMD и Intel, но вдаваться в подробности о характеристиках Rhea2 не стал. Эксперты полагают, что Rhea2 будет использовать ядра Neoverse 3 (Poseidon).

В Евросоюзе активно инвестируют в инициативы, призванные обеспечить полупроводниковый суверенитет благодаря использованию открытой архитектуры RISC-V. EE Times сообщает, что инициативу курирует Барселонский суперкомпьютерный центр (Barcelona Supercomputing Center или BSC) — пионер в разработке европейских решений RISC-V.

Источник изображений: European Processor Initiative (EPI)

Страны ЕС беспокоит полупроводниковая зависимость от иностранных компаний, и это беспокойство усугубляется относительно недавним дефицитом чипов в мире. В то же время за использование в своих решениях архитектуры RISC-V никому не надо платить и ни у кого не нужно получать разрешений на её применение, поэтому технология так привлекательна для разработчиков.

BSC представляет собой один из ведущих исследовательских центров Европы. Он играет ключевую роль в разработке чипов на архитектуре RISC-V и возглавляет несколько проектов, связанных с этой технологией, в частности, European Processor Initiative (EPI). В рамках инициативы EPI стоимостью €70 млн разрабатывается новое поколение высокопроизводительных процессоров. Связанная с BSC компания OpenChip должна найти коммерческое применение разработанным технологиям.

BSC начал создавать собственные чипы семейства Lagarto довольно давно — первые 65-нм варианты представили ещё в мае 2019 года. Сегодня речь идёт уже о четвёртом поколении, которое будет выпускаться в соответствии с 7-нм техпроцессом. Центр работает и с другими европейскими компаниями и исследовательскими организациями над созданием комплексной экосистемы RISC-V, включающей ПО, ОС и компиляторы.

Подобные инициативы должны снизить зависимость Евросоюза от американских и азиатских производителей — отсутствие в ЕС зрелой индустрии высокопроизводительных чипов расценивается как значимая уязвимость. Европа считает, что RISC-V — идеальная платформа для достижения суверенитета, при этом бесплатная. Впрочем, эксперты признают, что о полной независимости не может быть речи из-за сложности экосистемы полупроводниковой индустрии. Но у Европы есть большая база знаний и потенциал разработки новых решений, предпринимаются и шаги к организации производства.

В BSC уже экспериментировали с Arm-процессорами, но после Brexit и приобретения компании Arm группой Softbank, выяснилось, что собственной региональной технологии у ЕС нет, тогда и обратили внимание на общедоступную RISC-V. В 2019 году Еврокомиссию убедили в необходимости начать выпуск чипов на этой архитектуре для суперкомпьютеров. В числе других европейских компаний, предлагающих RISC-V продукты, есть Gaiser, Esperanto Technologies, Semidynamics и Codasip, но они уделяют больше внимания процессорам и ускорителям, а не конечным готовые решения.

По оценкам экспертов, в Евросоюзе компаний, работающих с RISC-V, пока недостаточно. Тем не менее, организаторы новых инициатив предостерегают от нереалистичных ожиданий и призывают к стратегическому сотрудничеству — для производства требуются не только разработки, но и сырьё, высокоточное оборудование, и др. Европа может рассчитывать на выпуск решений в пределах 7-нм, более современные техпроцессы пока слишком дороги. Впрочем, ЕС уже добился значительного прогресса в достижении полупроводникового суверенитета с помощью RISC-V.

Наличие собственных высокопроизводительных процессоров и сопровождающей их технической инфраструктуры — в современном мире вопрос стратегического значения для любой силы, претендующей на первые роли. Консорциум European Processor Initiative (EPI), в течение долгого времени работавший над созданием мощных процессоров для нужд Евросоюза, наконец-то, получил первые весомые плоды.

О проекте EPI мы неоднократно рассказывали читателям в 2019 и 2020 годах. В частности, в 2020 году к консорциуму по разработке мощных европейских процессоров для систем экза-класса присоединилась SiPearl. Но сегодня достигнута первая серьёзная веха: EPI, насчитывающий на данный момент 28 членов из 10 европейских стран, наконец-то получил первую партию тестовых образцов процессоров EPAC1.0.

Источник изображений: European Processor Initiative (EPI)

По предварительным данным, первичные тесты новых чипов прошли успешно. Процессоры EPAC имеют гибридную архитектуру: в качестве базовых вычислительных ядер общего назначения в них используются ядра Avispado с архитектурой RISC-V, разработанные компанией SemiDynamics. Они объединены в микро-тайлы по четыре ядра и дополнены блоком векторных вычислений (VPU), созданным совместно Барселонским Суперкомпьютерным Центром (Испания) и Университетом Загреба (Хорватия).

Строение кристалла EPAC1.0

Каждый такой тайл содержит блоки Home Node (интерконнект) с кешем L2, обеспечивающие когерентную работу подсистем памяти. Имеется в составе EPAC1.0 и описанный нами ранее тензорно-стенсильный ускоритель STX, к созданию которого приложил руку небезызвестный Институт Фраунгофера (Fraunhofer IIS). Дополняет картину блок вычислений с изменяемой точностью (VRP), за его создание отвечала французская лаборатория CEA-LIST. Все ускорители в составе нового процессора связаны высокоскоростной сетью, использующей SerDes-блоки от EXTOLL.

Первые 143 экземпляра EPAC произведены на мощностях GlobalFoundries с использованием 22-нм техпроцесса FDX22 и имеют площадь ядра 27 мм². Используется упаковка FCBGA 22x22. Тактовая частота невысока, она составляет всего 1 ГГц. Отчасти это следствие использования не самого тонкого техпроцесса, а отчасти обусловлено тестовым статусом первых процессоров.

Но новорожденный CPU жизнеспособен: он успешно запустил первые написанные для него программы, в числе прочего, ответив традиционным «42» на главный вопрос жизни и вселенной. Ожидается, что следующее поколение EPAC будет производиться с использованием 12-нм техпроцесса и получит чиплетную компоновку.