ИИ-стартап Sapeon, поддерживаемый южнокорейским телекоммуникационным гигантом SK Group, анонсировал чип X330, предназначенный для инференса и обслуживания больших языковых моделей (LLM). Изделие ляжет в основу специализированных ускорителей для дата-центров.

Sapeon заявляет, что новый нейропроцессор (NPU) обеспечивает примерно вдвое более высокую производительность и в 1,3 раза лучшую энергоэффективность, чем продукты конкурентов, выпущенные в этом году. По сравнению с предыдущим решением самой компании — Sapeon X220 — достигается увеличение быстродействия в четыре раза и повышение энергоэффективности в два раза.

Изображения: Sapeon

Новинка будет изготавливаться на TSMC по 7-нм технологии. Массовое производство запланировано на I полугодие 2024 года. На базе чипа будут предлагаться два ускорителя — X330 Compact Card и X330 Prime Card. Оба имеют однослотовое исполнение и оснащаются системой пассивного охлаждения. Для подключения применяется интерфейс PCIe 5.0 х16. Карты могут осуществлять вычисления INT8, FP8 и FP16.

Модель X330 Compact Card уменьшенной длины несёт на борту 16 Гбайт памяти GDDR6 с пропускной способностью до 256 Гбайт/с. Заявленная производительность на операциях FP8 и FP16 достигает соответственно 367 и 184 Тфлопс. Энергопотребление варьируется в диапазоне от 75 до 120 Вт. Полноразмерная модификация X330 Prime Card получила 32 Гбайт памяти GDDR6 с пропускной способностью до 512 Гбайт/с. Заявленное быстродействие FP8 и FP16 составляет до 734 и 368 Тфлопс. Энергопотребление — 250 Вт.

Группа SK в последнее время активно вкладывается в развитие ИИ, инвестируя напрямую или через дочерние структуры как в софт, так и в железо. С ней, в частности, связан ещё один южнокорейский разработчик ИИ-чипов Rebellions, также поддерживаемый правительством страны, которое намерено к 2030 году довести долю отечественных ИИ-чипов в местных дата-центрах до 80 %. Делается это для того, чтобы снизить зависимость от иностранных решений и избежать дефицита. Сама же Sapeon готовит ещё минимум два поколения своих чипов.

Компания Cirrascale Cloud Services сообщила о том, что в её облаке AI Innovation Cloud стали доступны инстансы на основе специализированных ИИ-ускорителей Qualcomm Cloud AI 100. Сервис предназначен для инференса, обработки больших языковых моделей (LLM), генеративных ИИ-систем, приложений машинного зрения и т. п.

Решение Qualcomm Cloud AI 100, выполненное в виде однослотовой 75-Вт карты PCIe с пассивынм охлаждением. Ускоритель поддерживает вычисления FP16/32 и INT8/16. Задействованы 16 ядер Qualcomm AI Cores и 16 Гбайт памяти LPDDR4x-2133 с пропускной способностью 136,5 Гбайт/с. Qualcomm Cloud AI 100 обеспечивает быстродействие до 350 TOPS на операциях INT8 и до 175 Тфлопс при вычислениях FP16.

Cirrascale Cloud Services предлагает инстансы на базе одной, двух, четырёх и восьми карт Qualcomm Cloud AI 100. Количество vCPU варьируется от 12 до 64, объём оперативной памяти — от 48 до 384 Гбайт. Во всех случаях задействован SSD вместимостью 1 Тбайт (NVMe).

Источник изображения: Qualcomm / Lenovo

Разработчики могут использовать комплект Qualcomm Cloud AI SDK, который предлагает различные инструменты в области ИИ — от внедрения предварительно обученных моделей до развёртывания приложений глубокого обучения. Стоимость инстансов варьируется от $329 до $2499 в месяц (при оформлении годовой подписки — от $259 до $2019 в месяц).

Компания NeuReality на конференции по высокопроизводительным вычислениям SC23 представила полностью интегрированное решение NR1 AI Inference, предназначенное для ИИ-платформ. Изделие спроектировано специально для ускорения инференса и снижения нагрузки на аппаратные ресурсы.

Утверждается, что благодаря использованию технологий NeuReality операторы крупных дата-центров могут на 90 % сократить затраты на выполнение операций ИИ. При этом производительность по сравнению с традиционными системами на основе CPU больше на порядок. Впрочем, конкретные цифры не приводятся.

Источник изображений: NeuReality

В продуктовое семейство NeuReality входит решение NR1, которое разработчик называет «сервером на чипе» со встроенным нейросетевым движком. По заявлениям NeuReality, это первый в мире «сетевой адресуемый процессор» — NAPU (Network Addressable Processing Unit). Этот специализированный чип, ориентированный на задачи инференса, обладает возможностями виртуализации и сетевыми функциями.

Изделие NR1 является основой вычислительного модуля NR1-M AI Inference Module, выполненного в виде полноразмерной двухслотовой карты расширения PCIe. Модуль может подключаться к внешнему ускорителю глубокого обучения (DLA). Наконец, анонсирован сервер NR1-S AI Inference Appliance, который оснащается картами NR1-M AI Inference Module. NeuReality отмечает, что данная система позволяет снизить стоимость и энергопотребление почти в 50 раз на операциях инференса по сравнению со стандартными платформами.

Спрос на ИИ-ускорители NVIDIA так высок, что производитель чипов не может удовлетворить его в полной мере. В результате, как сообщает The Korean Economic Daily, создатель ведущего поискового портала Южной Кореи — компания Naver Corporation — для ряда ИИ-нагрузок перешла с использования ускорителей NVIDIA на Intel Xeon Sapphire Rapids, как из-за дефицита, так и по причине роста цен на продукцию.

По данным СМИ, Naver Corp. начала использовать решения Intel для ИИ-серверов картографического сервиса Naver Place. Корейский IT-гигант использует ИИ-модель для распознавания ложных данных в случаях, когда пользователи ведут поиск по ключевым запросам вроде «ближайшие рестораны» в приложении Naver Map. Ранее именно продукты NVIDIA применялись для обработки таких данных. Впрочем, речь идёт в первую очередь об инференсе, а для обучения моделей компания всё равно вынуждена использовать ИИ-ускорители.

Приобрести ИИ-ускорители NVIDIA, включая H100, стало очень сложно, а цены на последние с начала года выросли в Южной Корее вдвое. Но даже если у вас есть средства, время с момента размещения заказа на ускорители до их получения уже увеличилось до 52 недель, так что быстро обновить парк серверов не выйдет. При этом ускорители способны справляться с ИИ-задачами на порядок быстрее CPU.

Источник изображения: Naver

Как утверждают отраслевые эксперты, Intel усовершенствовала технологии работы с ИИ-системами, желая угодить клиентам, ищущим альтернативы ускорителям NVIDIA. Например, Naver в течение месяца тестировала ИИ-сервер на основе процессоров компании перед его вводом в эксплуатацию. Вероятно, южнокорейский IT-гигант продолжит использовать CPU Intel новых поколений.

По мнению экспертов, сотрудничество Naver и Intel может привести к ослаблению позиций NVIDIA на рынке чипов для ИИ-вычислений. По некоторым данным, Microsoft объединила усилия с AMD, чтобы помочь последней в экспансии на рынке ИИ-процессоров. Компании сотрудничают для конкуренции с NVIDIA, контролирующей около 80 % мирового рынка ИИ-чипов.

Бум больших языковых моделей (LLM) неизбежно порождает появление на рынке нового специализированного класса процессоров и ускорителей — и нередко такие решения оказываются эффективнее традиционного подхода с применением GPU. Компания SambaNova Systems, разработчик таких ускорителей и систем на их основе, представила новое, третье поколение ИИ-процессоров под названием SN40L.

Осенью 2022 года компания представила чип SN30 на базе уникальной тайловой архитектуры с программным управлением, уже тогда вполне осознавая тенденцию к увеличению объёмов данных в нейросетях: чип получил 640 Мбайт SRAM-кеша и комплектовался оперативной памятью объёмом 1 Тбайт.

Источник изображений здесь и далее: SambaNova (via EE Times)

Эта наработка легла и в основу новейшего SN40L. Благодаря переходу от 7-нм техпроцесса TSMC к более совершенному 5-нм разработчикам удалось нарастить количество ядер до 1040, но их архитектура осталась прежней. Впрочем, с учётом реконфигурируемости недостатком это не является.

Чип SN40L состоит из двух больших чиплетов, на которые приходится 520 Мбайт SRAM-кеша, 1,5 Тбайт DDR5 DRAM, а также 64 Гбайт высокоскоростной HBM3. Последняя была добавлена в SN40L в качестве буфера между сверхбыстрой SRAM и относительно медленной DDR. Это должно улучшить показатели чипа при работе в режиме LLM-инференса. Для эффективного использования HBM3 программный стек SambaNova был соответствующим образом доработан.

Тайловая архитектура SambaNova состоит из вычислительных тайлов PCU, SRAM-тайлов PMU, управляющей логики и меш-интерконнекта

По сведениям SambaNova, восьмипроцессорная система на базе SN40L сможет запускать и обслуживать ИИ-модель поистине титанических «габаритов» — с 5 трлн параметров и глубиной запроса более 256к. В описываемой модели речь идёт о наборе экспертных моделей с LLM Llama-2 в качестве своеобразного дирижёра этого оркестра. Архитектура с традиционными GPU потребовала бы для запуска этой же модели 24 сервера с 8 ускорителями каждый; впрочем, модель ускорителей не уточняется.

Как и прежде, сторонним клиентам чипы SN40L и отдельные вычислительные узлы на их основе поставляться не будут. Компания продолжит использовать модель Dataflow-as-a-Service (DaaS) — расширяемую платформу ИИ-сервисов по подписке, включающей в себя услуги по установке оборудования, вводу его в строй и управлению в рамках сервиса. Однако SN40L появится в рамках этой услуги позднее, а дебютирует он в составе облачной службы SambaNova Suite.

На весенней конференции GTC 2023 компания NVIDIA представила два новых ИИ-ускорителя, ориентированных на инференес: неприличной большой H100 NVL, фактически являющийся парой обновлённых ускорителей H100 в формате PCIe-карты, и крошечный L4, идущий на смену T4.

Изображения: NVIDIA

NVIDIA H100 NVL действительно выглядит как пара H100, соединённых мостиками NVLink. Более того, с точки зрения ОС они выглядят как пара независимых ускорителей, однако ПО воспринимает их как единое целое, а обмен данными между двумя картам идёт в первую очередь по мостикам NVLink (600 Гбайт/с). Новинка создана в первую очередь для исполнения больших языковых ИИ-моделей, в том числе семейства GPT, а не для их обучения.

NVIDIA H100 NVL

Однако аппаратно это всё же не просто пара обычных H100 PCIe. По уровню заявленной производительности NVL-вариант вдвое быстрее одиночного ускорителя H100 SXM, а не PCIe — 3958 и 7916 Тфлопс в разреженных (в обычных показатели вдвое меньше) FP16- и FP8-вычислениях на тензорных ядрах соответственно, что в 2,6 раз больше, чем у H100 PCIe. Кроме того, NVL-вариант получил сразу 188 Гбайт HBM3-памяти с суммарной пропускной способностью 7,8 Тбайт/с.

NVIDIA утверждает, что форм-фактор H100 NVL позволит задействовать новинку большему числу пользователей, хотя четыре слота и TDP до 800 Вт подойдут далеко не каждой платформе. NVIDIA H100 NVL станет доступна во второй половине текущего года. А вот ещё одну новинку, NVIDIA L4 на базе Ada, в ближайшее время можно будет опробовать в облаке Google Cloud Platform, которое первым получило этот ускоритель. Кроме того, он же будет доступен в рамках платформы NVIDIA Launchpad, да и ключевые OEM-производители тоже взяли его на вооружение.

NVIDIA L4

Сама NVIDIA называет L4 поистине универсальным серверным ускорителем начального уровня. Он вчетверо производительнее NVIDIA T4 с точки зрения графики и в 2,7 раз — с точки зрения инференса. Маркетинговые упражнения компании при сравнении L4 с CPU оставим в стороне, но отметим, что новинка получила новые аппаратные ускорители (де-)кодирования видео и возможность обработки 130 AV1-потоков 720p30 для мобильных устройств. С L4 возможны различные сценарии обработки видео, включая замену фона, AR/VR, транскрипцию аудио и т.д. При этом ускорителю не требуется дополнительное питание, а сам он выполнен в виде HHHL-карты.

Компания Untether AI анонсировала ИИ-архитектуру следующего поколения speedAI (кодовое название «Boqueria»), ориентированную на инференс-нагрузки. При энергоэффективности 30 Тфлопс/Вт и производительности до 2 Пфлопс на чип speedAI устанавливает новый стандарт энергоэффективности и плотности вычислений, говорит компания.

Поскольку at-memory вычисления в ряде задач значительно энергоэффективнее традиционных архитектур, они могут обеспечить более высокую производительность при одинаковых затратах энергии. Первое поколение устройств runAI в 2020 году Untether AI достигла энергоэффективности на уровне 8 Тфлопс/Вт для INT8-вычислений. Новая архитектура speedAI обеспечивает уже 30 Тфлопс/Вт.

Изображения: Untether AI (via ServeTheHome)

Этого удалось добиться благодаря архитектуре второго поколения, использованию более 1400 оптимизированных 7-нм ядер RISC-V (1,35 ГГц) с кастомными инструкциями, энергоэффективному управлению потоком данных и внедрению поддержки FP8. Вкупе это позволило вчетверо поднять эффективность speedAI по сравнению с runAI. Новинка может быть гибко адаптирована к различным архитектурам нейронных сетей. Концептуально speedAI напоминает ещё один тысячеядерный чип RISC-V — Esperanto ET-SoC-1.

Первый член семейства speedAI — speedAI240 — обеспечивает 2 Пфлопс вычислениях в FP8-вычислениях или 1 Пфлопс для BF16-операций. Благодаря этому обеспечивается самая высокая в отрасли эффективность — например, для модели BERT заявленная производительность составляет 750 запросов в секунду на Вт (qps/w), что, по словам компании, в 15 раз выше, чем у современных GPU. Добиться повышения производительности удалось благодаря тесной интеграции вычислительных элементов и памяти.

На каждый блок SRAM объёмом 328 Кбайт приходится 512 вычислительных блоков, поддерживающих работу с форматами INT4, INT8, FP8 и BF16. Каждый вычислительный блок имеет два 32-бит (RV32EMC) кастомных ядра RISC-V с поддержкой четырёх потоков и 64 SIMD. Всего есть 729 блоков, так что суммарно чип несёт 238 Мбайт SRAM и 1458 ядер. Блоки провязаны между собой mesh-сетью, к которой также подключены кольцевая IO-шина, несущая четыре 1-Мбайт блока общего кеша, два контроллера LPDRR5 (64 бит) и порты PCIe 5.0: один x16 для подключения к хосту и три x8 для объединения чипов.

Суммарная пропускная способность SRAM составляет около 1 Пбайт/с, mesh-сети — от 1,5 до 1,9 Тбайт/с, IO-шины — 141 Гбайт/c в обоих направлениях, а 32 Гбайт DRAM — чуть больше 100 Гбайт/с. PCIe-интерфейсы позволяют объединить до трёх ускорителей, с шестью speedAI240 чипами у каждого. Решения speedAI будут предлагаться как в виде отдельных чипов, так и в составе готовых PCIe-карт и M.2-модулей. Ожидается, что первые поставки избранным клиентам начнутся в первой половине 2023 года.

На мероприятии Intel Vision было анонсировано второе поколение ИИ-ускорителей Habana: Gaudi2 для задач глубокого обучения и Greco для инференс-систем. Оба чипа теперь производятся с использованием 7-нм, а не 16-нм техпроцесса, но это далеко не единственное улучшение.

Gaudi2 выпускается в форм-факторе OAM и имеет TDP 600 Вт. Это почти вдвое больше 350 Вт, которые были у Gaudi, но второе поколение чипов значительно отличается от первого. Так, объём набортной памяти увеличился втрое, т.е. до 96 Гбайт, и теперь это HBM2e, так что в итоге и пропускная способность выросла с 1 до 2,45 Тбайт/с. Объём SRAM вырос вдвое, до 48 Мбайт. Дополняют память DMA-движки, способные преобразовывать данные в нужную форму на лету.

Изображения: Intel/Habana

В Gaudi2 имеется два основных типа вычислительных блоков: Matrix Multiplication Engine (MME) и Tensor Processor Core (TPC). MME, как видно из названия, предназначен для ускорения перемножения матриц. TPC же являются программируемыми VLIW-блоками для работы с SIMD-операциями. TPC поддерживают все популярные форматы данных: FP32, BF16, FP16, FP8, а также INT32, INT16 и INT8. Есть и аппаратные декодеры HEVC, H.264, VP9 и JPEG.

Особенностью Gaudi2 является возможность параллельной работы MME и TPC. Это, по словам создателей, значительно ускоряет процесс обучения моделей. Фирменное ПО SynapseAI поддерживает интеграцию с TensorFlow и PyTorch, а также предлагает инструменты для переноса и оптимизации готовых моделей и разработки новых, SDK для TPC, утилиты для мониторинга и оркестрации и т.д. Впрочем, до богатства программной экосистемы как у той же NVIDIA пока далеко.

Интерфейсная часть новинок включает PCIe 4.0 x16 и сразу 24 (ранее было только 10) 100GbE-каналов с RDMA ROcE v2, которые используются для связи ускорителей между собой как в пределах одного узла (по 3 канала каждый-с-каждым), так и между узлами. Intel предлагает плату HLBA-225 (OCP UBB) с восемью Gaudi2 на борту и готовую ИИ-платформу, всё так же на базе серверов Supermicro X12, но уже с новыми платами, и СХД DDN AI400X2.

Наконец, самое интересное — сравнение производительности. В ряде популярных нагрузок новинка оказывается быстрее NVIDIA A100 (80 Гбайт) в 1,7–2,8 раз. На первый взгляд результат впечатляющий. Однако A100 далеко не новы. Более того, в III квартале этого года ожидается выход ускорителей H100, которые, по словам NVIDIA, будут в среднем от трёх до шести раз быстрее A100, а благодаря новым функциям прирост в скорости обучения может быть и девятикратным. Ну и в целом H100 являются более универсальными решениями.

Gaudi2 уже доступны клиентам Habana, а несколько тысяч ускорителей используются самой Intel для дальнейшей оптимизации ПО и разработки чипов Gaudi3. Greco будут доступны во втором полугодии, а их массовое производство намечено на I квартал 2023 года, так что информации о них пока немного. Например, сообщается, что ускорители стали намного менее прожорливыми по сравнению с Goya и снизили TDP с 200 до 75 Вт. Это позволило упаковать их в стандартную HHHL-карту расширения с интерфейсом PCIe 4.0 x8.

Объём набортной памяти всё так же равен 16 Гбайт, но переход от DDR4 к LPDDR5 позволил впятеро повысить пропускную способность — с 40 до 204 Гбайт/с. Зато у самого чипа теперь 128 Мбайт SRAM, а не 40 как у Goya. Он поддерживает форматы BF16, FP16, (U)INT8 и (U)INT4. На борту имеются кодеки HEVC, H.264, JPEG и P-JPEG. Для работы с Greco предлагается тот же стек SynapseAI. Сравнения производительности новинки с другими инференс-решениями компания не предоставила.

Впрочем, оба решения Habana выглядят несколько запоздалыми. В отставании на ИИ-фронте, вероятно, отчасти «виновата» неудачная ставка на решения Nervana — на смену так и не вышедшим ускорителям NNP-T для обучения пришли как раз решения Habana, да и новых инференс-чипов NNP-I ждать не стоит. Тем не менее, судьба Habana даже внутри Intel не выглядит безоблачной, поскольку её решениям придётся конкурировать с серверными ускорителями Xe, а в случае инференс-систем даже с Xeon.

Компания Enflame, которая летом этого года представляла ускорители на базе второго поколения своих ИИ-чипов DTU, выпустила новый инференс-ускоритель Cloudblazer Yunsui i20 с чипом Suixi 2.5. Он изготовлен по 12-нм FinFET-техпроцессу GlobalFoundries и имеет обновлённую высокопроизводительную архитектуру вычислительных ядер GCU-CARE 2.0, благодаря чему, по словам создателей, удалось достичь эффективности, сопоставимой с массовыми 7-нм GPU.

В числе ключевых особенностей новинки компания отмечает возросшую вычислительную мощность, возможность исполнения тензорных, векторных и скалярных вычислений, API для C++ и Python, а также поддержку основных фреймворков и форматов моделей (TensorFlow, PyTorch, ONNX). Комплектное ПО предоставляет гибкие возможности для миграции с поддержкой технологий виртуализации, а также многопользовательских и многозадачных окружений с безопасной изоляцией процессов.

Yunsui i20 обладает 16 Гбайт памяти HBM2e с пропускной способностью до 819 Гбайт/c. Новинка поддерживает работу со всеми ключевыми форматами и предоставляет универсальную инференс-платформу, в том числе для облаков. Пиковая вычислительная FP32-производительность достигает 32 Тфлопс, TF32 (не уточняется, идёт ли речь о совместимости с NVIDIA) — 128 Тфлопс, FP16/BF16 — 128 Тфлопс, а INT8 достигает 256 Топс. По сравнению с первым поколением продуктов, Yunsui i20 увеличил FP-производительность в 1,8 раза, а INT-вычислений — в 3,6 раза.

Для сравнения — у PCIe-версии NVIDIA A100 производительность в расчётах FP32, TF32, FP16/BF16 и INT8 составляет 19,5, 156, 312 и 624 Тфлопс (Топс для INT), а объём и пропускная способность памяти равны 40/80 Гбайт и 1555/1935 Гбайт/с соответственно. У AMD MI100 объём HBM2-памяти равен 32 Гбайт (1,23 Тбайт/с), а производительность FP32, FP16 и BF16 равна 46,1, 184,6 и 92,3 Тфлопс соответственно. Все три ускорителя имеют интерфейс PCIe 4.0.

Значительный вклад в повышение производительности принесла оптимизация фирменного программного стека TopsRider, благодаря которой снизилась нагрузка на подсистему памяти. В результате средняя производительность исполнения моделей увеличилась в 3,5 раза, а эффективность использование вычислительной мощности — в среднем в 2 раза. Кроме того, новая модель программирования и технологии автоматизации позволяют ускорить эффективность разработки и снизить стоимость миграции моделей. В компании убеждены, что всё это сделает Yunsui i20 более конкурентноспособным решением.

Благодаря технологии виртуализации, Yunsui i20 можно разделить на 6 независимых, изолированных друг от друга доменов — такое ранее предлагала только NVIDIA. Вместе с другими продуктами, которые также полностью переведены на новое поколение ИИ-ускорителей, Enflame рассчитывает получить значимую долю рынка в таких инновационных секторах как умные города и цифровое правительство, а также в традиционных отраслях вроде финансов, транспорта и энергетики, где будут востребованы более совершенные решения на основе ИИ.

Несмотря на очевидные успехи, достигнутые командой Enflame и другими китайскими разработчиками — SoC от YITU Technology для глубокого обучения, IoT-чип Horizon Robotics Sunrise 2 с интегрированными ИИ-возможностями, Hanguang 800 от T-Head Semiconductor («дочка» Alibaba), серии Huawei Ascend и других — иностранные производители ИИ-чипов, по данным People's Daily, по-прежнему доминируют на китайском рынке с долей более 80%.

Рекомендательные системы, активно используемые социальными сетями, рекламными платформами и т.д. имеют специфические особенности. От них требуется высокая скорость отклика, но вместе с тем их ИИ-модели весьма объёмны, порядка 100 Гбайт или более. А для их эффективной работы нужен ещё и довольно большой кеш. Для инференса чаще всего используется либо CPU (много памяти, но относительно низкая скорость) или GPU (высокая скорость, но мало памяти), но они не слишком эффективны для этой задачи.

При этом существуют ещё и физические ограничения со стороны гиперскейлеров: в сервере не так много полноценных PCIe-слотов и свободного места + есть жёсткие ограничения по энергопотреблению и охлаждению (чаще всего воздушному). Всё это было учтено компанией Esperanto, чьей специализацией является разработка чипов на базе архитектуры RISC-V. На днях она получила первые образцы ИИ-ускорителя ET-SoC-1, который она сама называет суперкомпьютером-на-чипе (Supercomputer-on-Chip).

Новинка предназначена для инференса рекомендательных систем, в том числе на периферии, где на первый план выходит экономичность. Компания поставила для себя непростую задачу — весь комплекс ускорителей с памятью и служебной обвязкой должен потреблять не более 120 Вт. Для решения этой задачи пришлось применить немало ухищрений. Самое первое и очевидное — создание относительно небольшого, но универсального чипа, который можно было бы объединять с другими такими же чипами с линейным ростом производительности.

Для достижения высокой степени параллелизма основой такого чипа должны стать небольшие, но энергоэффективные ядра. Именно поэтому выбор пал на 64-бит ядра RISC-V, поскольку они «просты» не только с точки зрения ISA, но и по транзисторному бюджету. Чип ET-SoC-1 сочетает в себе два типа ядер RISC-V: классических «больших» ядер (ET-Maxion) с внеочередным выполнением у него всего 4, зато «малых» ядер (ET-Minion) с поддержкой тензорных и векторных вычислений — целых 1088.

На комплекс ядер ET-Maxion возлагаются задачи общего назначения и в ИИ-вычислениях он напрямую не участвует, зато позволяет быть ET-SoC-1 полностью автономным, так как прямо на нём можно запустить Linux. Помогает ему в этом ещё один служебный RISC-V процессор для периферии. А вот ядра ET-Minion довольно простые: внеочередного исполнения инструкций в них нет, зато есть поддержка SMT2 и целый набор новых инструкций для INT- и FP-операций с векторами и тензорами.

За каждый такт ядро ET-Minion способно выполнять 128 INT8-операций с сохранением INT32-результата, 16 FP32-операций или 32 — FP16. «Длинные» тензорные операции могут непрерывно исполняться в течение 512 циклов (до 64 тыс. операций), при этом целочисленные блоки в это время отключаются для экономии питания. Система кешей устроена несколько непривычным образом. На ядро приходится 4 банка памяти, которые можно использовать как L1-кеш для данных и как быструю универсальную память (scratchpad).

Восемь ядер ET-Minion формируют «квартал» вокруг общего для них кеша инструкций, так как на таких задачах велика вероятность того, что инструкции для всех ядер действительно будут одни и те же. Кроме того, это энергоэффективнее, чем восемь индивидуальных кешей, и позволяет получать и отправлять данные большими блоками, снижая нагрузку на L2-кеш. Восемь «кварталов» формируют «микрорайон» с коммутатором и четырьмя банками SRAM объёмом по 1 Мбайт, которые можно использовать как приватный L2-кеш, как часть общего L3-кеша или как scratchpad.

Посредством mesh-сети «микрорайоны» общаются между собой и с другими блоками: ET-Maxion, восемь двухканальных контроллеров памяти, два root-комплекса PCIe 4.0 x8, аппаратный RoT. Суммарно на чип приходится порядка 160 Мбайт SRAM. Контроллеры оперативной памяти поддерживают модули LPDDR4x-4267 ECC (256 бит, до 137 Гбайт/с). Тактовая частота ET-Minion варьируется в пределах от 500 МГц до 1,5 ГГц, а ET-Maxion — от 500 МГц до 2 ГГц.

В рамках OCP-блока Glacier Point V2 компания объединила на одной плате шесть ET-SoC-1 (всего 6558 ядер RISC-V), снабдив их 192 Гбайт памяти (822 Гбайт/с) — это больше, нежели у NVIDIA A100 (80 Гбайт). Такая связка развивает более 800 Топс, требуя всего 120 Вт. В среднем же она составляет 100 ‒ 200 Топс на один чип с потреблением менее 20 Вт. Это позволяет создать компактный M.2-модуль или же наоборот масштабировать систему далее. Шасси Yosemite v2 может вместить 64 чипа, а стойка — уже 384 чипа.

В тесте MLPerf для рекомендательных систем производительность указанной выше связки из шести чипов в пересчёте на Ватт оказалась в 123 раза выше, чем у Intel Xeon Platinum 8380H (250 Вт), и в два-три раза выше, чем у NVIDIA A10 (150 Вт) и T4 (70 Вт). В «неудобном» для чипа тесте ResNet-50 разница с CPU и ускорителем Habana Goya уже не так велика, а вот с решениями NVIDIA, напротив, более заметна.

При этом о поддержке со стороны ПО разработчики также подумали: чипы Esperanto могут работать с широко распространёнными фреймворками PyTorch, TensorFlow, MXNet и Caffe2, а также принимать готовые ONNX-модели. Есть и SDK для C++, а также драйверы для x86-хостов.

Опытные образцы изготовлены на TSMC по 7-нм техпроцессу. Кристалл площадью 570 мм² содержит 24 млрд транзисторов. Чип имеет упаковку BGA2494 размерами 45 × 45 мм². Энергопотребление (а вместе с ним и производительность) настраивается в диапазоне от 10 до 60+ Ватт. Потенциальным заказчикам тестовые чипы станут доступны до конца года. Компания также готова адаптировать ET-SoC-1 под другие техпроцессы и фабрики, но демо на базе OCP-платформы и сравнение с Cooper Lake — это недвусмысленный намёк для Facebook✴, что Esperanto будет рада видеть её в числе первых клиентов.