Analizando detenidamente la historia y la evolución en las últimas dos décadas de la computación… podemos distinguir ciclos de estancamiento, re-invención paralelizando la potencia de computo y la posterior evolución de la tecnología regresando al punto de partida inicial, donde todo vuelve a comenzar. La evolución cíclica del silicio y la tecnología multi-chip.
– Un poco de historia de uno de los materiales más valiosos de la tierra
El silicio y sus valiosas propiedades semi-conductoras son el pilar de la evolución de nuestra sociedad actual y visto el precedente que tenemos, lo será durante la próxima década.
Toda la tecnología gira entorno a este material y quien mejor evoluciona trabajando con él tanto a nivel de fabricación como quien diseña los lienzos que portan los chips finales, es quien más poderoso se hace. Podemos verlo con las fundiciones punteras actuales, donde antes lideraba Intel en la sociedad occidental tanto a nivel de fundición como sus diseños propios en el interior de sus silicios, ahora es TSMC quien se lleva el pastel de la gran producción mundial (con todos los inconvenientes que esto lleva como cualquier monopolio u oligopolio en cualquier mercado) y AMD como el gran innovador que dibuja en las tripas de esos punteros silicios.
– El futuro cercano y el posterior desenlace
A lo largo del pasado hemos visto ciclos buenos y estancamientos en lo que nos ofrece este material, aunque no acompañado de un estancamiento necesariamente de la tecnología final. Mientras el silicio se estanca, los artistas que escriben en las arenas trabajan de otra manera distinta para seguir evolucionando y el mejor ejemplo para entender donde estamos ahora, es mirar hacia el corazón de los diseños actuales y futuros.
– El silicio y los diseños multi-chip delatan los periodos
Para entender hacía donde vamos esta próxima década, tenemos que analizar donde estamos y como lo estamos haciendo.
Si incidimos con la mira al gran gigante azul Intel, creadores de la Ley de Moore (muerta clínicamente hace años e intentando ser reanimada a marchas forzadas, sin conseguirlo del todo…) tenemos una gran pista que nos cuenta como estamos ahora y como su gran competidor rojo AMD también está. El conjunto de los dos nos da la respuesta completa.
– El primer estancamiento de la tecnología… nos mostró lo que se hace cuando suceden
No, esto no es un Ryzen… es un Intel Core 2 Duo/Quad, el primer diseño multi-chip de CPU creado en el año 2006 bajo un nodo de 65nm y 45nm en sus versiones “refresh”, que además arrasó por ser una de las CPU más potentes de la marca.
Este diseño multi-chip, o “CPU pegadas” como denominó despectivamente Intel cuando AMD presentó la primera iteración de AMD Ryzen, vino para competir con una de las mejores CPU de la historia de AMD, el AMD Athlon II X64. La cual ostenta el título de la primera CPU dual core del mercado, fabricada a un nodo de 90nm con su posterior refresh a 65nm de GlobalFoundries… que en aquella época dicha fundición pertenecía a AMD antes de su posterior venta.
Lo que queremos decir con esto es que cuando un grande pionero tecnológico se estanca, paraleliza chips para aumentar la fuerza de computo incluso penalizando en gran parte de lo que se conseguiría con un diseño monolítico (menos inducción de latencias, cuellos de botella por la velocidad de transferencia entre matrices y menos optimización del software para adaptarse a la particularidad de paralelizar).
Ahora tenemos otro ejemplo reciente muy bueno de evolución, partiendo del estancamiento de la tecnología como el ejemplo anterior.
AMD Ryzen con la serie 5000 ha evolucionado hacía un diseño más monolítico y también por ello más caro de fabricar… dentro de la estructura multi-chip que aún permanece. Pero todavía podemos mostrar un ejemplo mucho mejor y reciente de la misma marca…
Las APU 4700G donde llevan un núcleo monolítico junto a su I/O Die también monolítico, conectada bajo Infinity Fabric a su iGPU únicamente. Evidentemente ya está bien documentados los costes que tiene esta APU por encima de un AMD Ryzen 3700X por ejemplo, incluso el stock inicial de esta APU era limitado por la gran demanda que tenía y el increíble rendimiento por su diseño monolítico, siendo arquitectura Zen 2 como su homólogo multi-chip el 3700X.
– La singularidad de donde estamos ahora y hacia donde vamos esta década
– Primero vamos con los sucesos de Intel
No vamos a detallarlo, lo veréis vosotros mismos con lo que viene presentando las marcas y donde se encuentran atrapadas algunas.
Este es un benchmark de la onceava arquitectura de Intel, fabricada (de nuevo) a un nodo 14nm+++. Este nodo lleva en la compañía desde la sexta generación, muchos años estancados en esta variante de sus silicios y esto no es una casualidad, refleja la muerte de la Ley de Moore con creces.
Incluso este nodo ha recibido bastantes modificaciones para quitarle densidad al mismo con la idea de intentar escalar en frecuencias más fácilmente, ya que su futuro sustituto con múltiples retrasos (10nm) no termina de prosperar como para reemplazar a este nodo.
Recalcar que la densidad de los 14nm de Intel es muy cercana a los 10nm reales, según la escala ASML y sus 10nm comerciales son más cercanos a 7nm realmente en la misma escala.
EMIB (Embedded Multi-die Interconnect Bridge) es un diseño de Intel para la interconexión de DIE bajo un interposer, un diseño multi-chip que sirve tanto para GPU como CPU y aunque no ha dado el salto todavía al mercado, lo hará en el futuro con los Intel Sapphire Rapids Xeon y sus futuras GPU las Intel Xe profesionales.
Probablemente en arquitecturas posteriores acaben en el mercado doméstico y entusiasta, como casi todo lo que tenemos actualmente del mercado profesional.
– Seguimos con AMD, aunque no hay mucho que contar
Como detalle muy característico, los 7nm DUV que produce TSMC y donde están basadas todas las CPU de AMD de penúltima y última generación, tienen un tamaño cercano real a los 10nm en la escala ASML, muy similar a lo que sucede con los 14nm+++ de Intel.
Lo que nos deja en nodos muy similares a pesar de las diferencias comerciales que cada fundición anuncia, lo que es relevante conocer para la reflexión de este artículo.
– Las futuras GPU de AMD recien patentadas para un diseño multi-chip
Recientemente en varios medios, ya está corriendo la patente de AMD que probablemente se materialice en hardware dentro de dos años junto a RDNA 3+, herencia que provendrá de un diseño funcional anterior con CDNA, su arquitectura de computo profesional.
AMD ya tiene experiencia con Zen en este diseño, puede ser uno de los grandes ejemplos de paralelización en computo con su experiencia ya acumulada en esta década, aunque no nos interesa comentar esto ahora… nos interesa que probablemente estas GPU llegarán a un nodo de 5nm de TSMC, que tendrán una densidad real aproximadamente de 7nm en la escala ASML (aunque no podemos confirmarlo todavía, es una observación personal pero que también es relevante para la conclusión).
– NVIDIA y su arquitectura Hopper, otro diseño multi-chip
NVIDIA también ha visto el problema que tenemos en esta década y actuará en consecuencia con la tendencia del mercado.
Hopper llegará dentro de dos años al igual que su variante homóloga RDNA 3+, con un diseño multi-chip. Desconocemos el nodo oficial, pero probablemente se regente por el mismo nodo de 5nm TSMC que las variantes rojas de ese año, con la misma escala ASML comentada en el punto anterior.
En este caso, actualmente con el terrible nodo de 8nm comerciales de Samsung y la presión de AMD, nos lleva a presagiar que NVIDIA no apostará por esta fundición de nuevo allá por 2022. Pero es otra observación nuestra, nada oficial por ahora.
– Conclusiones
El silicio está llegando a sus límites a la espera de otro material semi-conductor prometedor para sustituirlo.
Hasta que esto suceda y como en todos los estancamientos tanto individuales del pasado como el colectivo actual ya documentado, cuando este fenómeno sucede… la industria tiende a paralelizar la tecnología actual para seguir evolucionando, complicando la escala de rendimiento y en muchos casos la eficiencia pero sin detener el progreso.
Los estancamientos y la paralelización en el hardware es clave, para entender estos periodos y adaptarnos sea con el silicio o con cualquier material futuro que lo sustituya… y esto es la parte principal que queremos enseñaros con este artículo.
La próxima década viviremos este estancamiento singular tecnológico que cambiará mucho el mercado y los costes de los productos, en el que pocas fundiciones más avanzadas como TSMC llegarán hasta el límite del silicio hasta que sufra del fenómeno del túnel cuántico y otras tantas menores se estancarán en nodos antiguos y menos eficientes relegadas a productos de menor categoría, como ya le ha sucedido a GlobalFoundries e Intel.
Haciendo hincapié en el estancamiento de Intel, esta compañía acabará prosperando en la evolución del silicio, ya que esta lucha constantemente por conseguir el objetivo sin tirar la toalla y con toda seguridad lo conseguirá… aunque necesite la financiación directa de los Estados Unidos (si, una tarea que su propio Gobierno sanciona si lo hacen otros países, dispuestos a hacerlo ellos si hiciese falta) ya que no puede dejar en manos de occidente la evolución crítica de la tecnología en solitario (una no-dictadura no-pseudo-comunista que no esclaviza la pseudo-libertad de sus ciudadanos y que no tendría peligro para la humanidad si domina la tecnología bajo monopolio, nótese la ironía) a merced del mundo y su evolución.
