Když IBM představil v květnu 2021 první 2nm čipovou sadu na světě, který je schopen namontovat až 50 miliard tranzistorů o velikosti vašeho nehtu, objevil se na obzoru statečný nový svět.Mohlo by to však trvat několik let předtím, než 2nm výhody kaskády na hustotu datového centra, efektivitu a udržitelnost.
Říká se, že 3nm intel čip se neobjeví až do Lunar Lake v roce 2024, s čipem 17. generace pro klientská zařízení, Nova Lake, následovat s nadějnou 50% posílení výkonu CPU a největší změnou architektury od té dobyCore v roce 2006 - zhruba souběžné s diamantovými peřely pro server v roce 2025 nebo na to.
Dominantní chipmakingský gigant stále hraje své karty pomalu a blízko k hrudi.
Intel odmítl pro tuto funkci mluvit s počítačem, ale ředitel výzkumu Uptime Daniel Bizo také naznačuje, že vylepšení výkonu bude spíše postupné než revoluční.
"Opravdu, to, na co jde, je samotná povaha polovodičové fyziky," říká Bizo."Takže to není nový jev.".Zlepšuje se pomalejším tempem než jeho fyzická hustota, po celém desetiletí.“
které vyžadují nižší latence, říká Bizo.
The Intel roadmap unofficially posted on Reddit in mid-2021 suggested a 10% CPU performance boost in 2022 with Raptor Lake followed by a “true chiplet or tile design“ in Meteor Lake, more or less keeping pace with AMD and Apple.
Xeon's Sapphire Rapids byl nakloněn tak, aby nabídl 56 jader, 112 vláken a tepelného designu (TDP) až 350 W.Očekává se, že klíčový soupeř AMD nabídne až 96 jádra a 192 vláken až při 400 W TDP se svými procesory EPYC Janov a také vylepšená mezipaměť, IO, PCIe Lanes a DDR5.
Může to tedy být nějakou dobu, než si inovace čipových sad mohou pomoci s tlaky datového centra.
Bizo dodává: „Když neustále integrujete více jádra, je obtížné udržet krok s pamětí.Můžete přidat paměťové kanály, které jsme udělali, ale po určitém bodě se stává nákladnou.Potřebujete logické desky s mnohem více zapojení.“
Revize zásobníku softwaru
Krmení procesorů s daty bez přidání ještě více paměťových kanálů a modulů by se mělo ukázat jako účinnější způsob, jak sloužit extrémní pásmové šířce.Avšak dočasné provoz se však také domnívá, že při zvyšování výkonu a efektivity prostřednictvím nejnovějších čipů, zkoumání a revize zásobníku softwaru se stává rozhodujícím.
“Towards the mid-2020s, upcoming chips are not really going to offer that much excitement if people are not willing really to shake up the application stack and the way they run the infrastructure,“ says Bizo.
„Můžete získat efektivitu, pokud změníte své postupy kolem věcí, jako je konsolidace pracovního vytížení a virtualizace softwaru - s mnoha dalšími virtuálními stroji na stejném serveru nebo možná zvážit softwarové kontejnery.“
To může být spodní řádek, říká Bizo a poznamenává, že generování škálovatelných serverových čipů Skylake se objevuje od roku 2017, 14nm, spotřebovala méně volnoběhu než nejnovější čipy dnes.
Anthony Milovantsev, partner společnosti Tech Consultancy Altman Solon, říká, že realitou je, že budeme pevně ve standardním paradigmatu křemíkového substrátu, tranzistorů CMOS a architektury Von Neumann v dohledné budoucnosti.
Dodává, že zatímco kvantové výpočetní techniky vytváří aktivitu, případy použití jsou malou podmnožinou toho, co je nutné - ačkoli datová střediska pro umístění kvantového stroje nakonec vypadají velmi odlišně, možná s kryogenním chlazením, například kryogenní chlazení, například kryogenní chlazení.
“If they do need quantum capacity at all, normal enterprises will almost surely consume it as a service, rather than own their own,“ says Milovantsev.
„Složičtější polovodiče mají zajímavější vlastnosti, které umožňují operace s vyšší rychlostí hodin, ale existují významné nevýhody versus oxid křemíku.Takže to bude i nadále výklenek.“
Přírůstková vylepšení
MilovantSev tedy souhlasí s Bizo, že inovace Chip se pravděpodobně spoléhá na pokračující přírůstková zlepšení v tranzistorových procesních uzlech, jako je 3nm, a také na inovace, jako jsou brány, nebo používání inovativního balení zemřít, jako je 2.5d s interposery křemíku nebo skutečné 3D stohování.
Poukazuje však na ARM/RISC za vývoj datového střediska pro zlepšení cenové výkonnosti nebo pracovní zátěže HPC.Mezi příklady patří hyperscalery, jako jsou Amazon Web Services (AWS), které se stěhují do ARM/RISC s Graviton nebo NVIDIA oznámeným CPU Grace pro vysoce výkonný výpočet (HPC).
“The net result of all this, though, is only marginal like-for-like power reduction at the chip level,“ says Milovantsev.„Ve skutečnosti je hlavním výsledkem poměrně vyšší hustota výkonu, protože napěchujete více tranzistorů do malých tvarových faktorů, které slouží stále rostoucí potřebě výpočetní síly.Hustota výkonu - a proto je v průběhu času důležitější pouze problém s chlazením datového centra.“
Jednou, pokud jste nebyli hyperscaler nebo datová soustřední infrastruktura infrastruktury a jako společnosti IAAS) nebo kryptominaci, pravděpodobně jste nepotřebovali vysokou hustotu výkonu nebo robustní chlazení, abyste ji podpořili, abyste ji podpořili.Věci se samozřejmě mění, protože podniky širší využívají analytiku, velká data a strojové učení.
“High-end datacentre CPUs from Intel and AMD have historically had TDPs in the 100-200W range,“ says Milovantsev.„Aktuální špičkový AMD EPYC nebo Intel Ice Lake je již nad 250 W a Intel Sapphire Rapids na konci roku 2022 bude 350 W.“
Read more about evolving datacentre chipset designs
Doporučuje výslovně propojení správných aplikací se správným hardwarem se správným chlazením a napájením systémů ve správném typu haly nebo zařízení, i když obchodní jednotky budou stále více žádat a kupovat čipy s vyššími obálkami TDP.
DataCentres by měl navrhnout nabídku možností prověřeného chlazení, se kterými je třeba pracovat, a také to, jak směrovat vyšší amperage síly pomocí moderních přípojnic kromě používání správných nástrojů pro monitorování serveru, říká MilovantSev.
Nigel Gore, globální olovo s vysokou hustotou a chlazením kapaliny ve Vertivu, poukazuje na to, že historicky byly datová střediska navržena tak, aby podporovala hustotu výkonu stojanu 3-5 kW, ale dnešní vysoce výkonné systémy podporují 10-20krát větší hustotu výkonu.
“The chip vendors are always talking about what is the performance per watt consumed, with every single advancement and roadmap looking for an incremental performance gain over their previous generation,“ says Gore."Takže když se podíváte na ochlazení těchto čipových sad, potřebujete tok vzduchu a chladič, abyste mohli rozptýlit toto množství tepla a musíte sledovat vlhkost.“
Dnes často běží blíž k hornímu konci provozních parametrů, a proto se roztoky chlazení kapaliny zvyšují trakci, zejména na vyšším konci, přičemž Intel nyní také zvažuje chlazení kapaliny za důležité pro novější návrhy čipové sady.
Jak jsme viděli, tyto přírůstkové zisky po řadu let vypadají docela skromně.
Gore však také navrhuje sledovat zprávy o modulu Accelerator-like GPU, který vyvíjí členové Open Compute Project.
“It will have a number of combinations depending on how they package the performance system,“ he says.„Bude to však zahrnovat ASIC a vysokorychlostní propojení pro paměť a je to opravdu navrženo kolem vysoké hustoty a výkonu pro podporu automatizace a strojového učení.
„Můžete vložit osm těchto zařízení do jednoho serveru..Vynásobte je jejich měřením TDP - to je osmkrát 700 W.Na jednom serveru máte 5.6 kW tepelné hustoty.“
Pokročilé aplikace
DataCentres nemusí ještě podporovat strojové učení, umělou inteligenci a tyto špičkové, bohaté aplikace HPC a běží nižší hustoty výkonu.I když nemají okamžitou potřebu nasadit nejnovější čipové sady, více organizací se brzy bude dívat na přinášení pokročilých aplikací - a pak budou mít tuto výkonnost, říká Gore.
“In mid-2020, we were seeing high-density racks 30-35kW,“ he adds."Velmi rychle, po šesti měsících to šlo na 45 kW a letos jsme začali vidět konzultanty designu o podpoře hustot 60 kW.“
Fausto Vaninetti, architekt technických řešení pro cloudovou infrastrukturu a software v Cisco Emea a Rusku (Emear), poznamenává, že zatímco čekáme na nové návrhy čipové sady, zaměření na samostatné nebo modulární servery s dostatečným množstvím základní desky pro proudění vzduchu a pro ubytování HeatsinkůPro ventilátory a efektivitu napájení - může být užitečné.
Koneckonců, technologie CPU se vyvíjí, ale také požadavky na energii.
Zrychlení a speciální zařízení se také stávají běžnějšími a vyžadují konkrétní pozornost.Například karty GPU nebo moduly trvalé paměti mají potřeby vysoké spotřeby a chlazení, říká Vaninetti.
“Intel Xeon Platinum 8380 scalable processors have TDP of 270W, the AMD EPYC 7763 a TDP of 280W, with next-gen CPUs expected to push the envelope to 350W,“ he adds.„Podpora CPU s vyšší výkonností je rozhodující pro umožnění vyvážené konfigurace šesti až osmi GPU nebo fondů přetrvávající paměti k serveru.“
AMD’s “very high“ PCIe lane count is most useful in rack servers that can attach resources, such as many NVMe drives or PCIe cards and in evolving form factors like Cisco UCS X-Series, says Vaninetti.Intel má některé procesory schopné vysokých hodin rychlosti vhodnější pro určitá pracovní zátěž, dodává.
Cisco's UCS X-Series was focused on airflow and power efficiency and can still support top-end configs without “an unusable amount of power input“ being required, says Vaninetti.V příštím desetiletí však bude chlazení kapaliny jednou technologií, která se stane nezbytnou pro podporu vyšších hustot energie - závislé na jednotlivých omezeních datových soustředí, zdůrazňuje.
“Chassis-level or perhaps rack-level options may allow the customer to maintain their existing datacentre-level air cooling,“ he adds.„Dalším velkým hlediskem, pokud jde o farmy serveru a související vybavení, je způsob, jakým jej spravujete a provozujete.“
