Per molto tempo Intel è stata così dominante nelle CPU per server, PC e notebook che era quasi noiosa. Con le architetture Zen di AMD e le nuove CPU ARM per server e Mac, il carosello dei processori sta prendendo velocità. Anche Intel sta spingendo.
Dall'introduzione dei processori Core, Intel ha praticamente in tasca il business dei processori per PC, notebook e anche server. AMD si era inciampata con l'aberrazione Bulldozer, i processori di potenza si stavano spostando nella nicchia e persino Apple era diventata un cliente Intel. Intel ha fallito solo nel suo tentativo di penetrare il mercato degli smartphone, dei tablet e degli indossabili. Lì, il produttore non era all'altezza dei top dog di ARM.
La mancanza di concorrenza, tuttavia, significava che Intel stessa aveva perso slancio. Il modello tick-tock fu abbandonato e l'ulteriore sviluppo dell'architettura del processore e soprattutto la produzione rallentarono sempre di più. Così il gigante dei processori è stato sorpreso dal ritorno di AMD con la microarchitettura Zen. Inizialmente, i processori Ryzen hanno scosso il mercato dei PC desktop. Con i processori a 7nm della seconda generazione Zen, cioè Rome e Renoir, AMD sta prendendo piede nel settore dei server e dei notebook. Secondo un rapporto di Mercury Research, AMD ha raggiunto la sua quota di mercato globale più alta dal 2013 nel secondo trimestre del 2020: 19,2 per cento per i processori desktop e addirittura 19,9 per cento per le CPU per notebook. La quota di mercato nei server è relativamente bassa al 5,8%, ma è almeno raddoppiata rispetto al primo trimestre del 2019. AMD potrebbe probabilmente vendere ancora di più, ma probabilmente non ha riservato abbastanza capacità produttiva a TSMC. Questo è indicato dal fatto che gli ultimi due nuovi processori AMD, la CPU per workstation Ryzen Threadripper Pro di derivazione Epyc e il Ryzen 4000G, la variante desktop dell'APU Renoir, saranno spediti solo ai produttori di PC e non ai clienti finali. Dal momento che TSMC non produce più processori per Huawei a causa delle pressioni del governo statunitense, presto dovrebbe essere disponibile più capacità per AMD, ma anche le prossime CPU ARM di Apple per i Mac proverranno dal produttore a contratto taiwanese.
Zen 3 di AMD, Ice Lake per i server di Intel
Il prossimo grande passo per AMD è seguire quest'anno con Milan, il primo processore Epyc con microarchitettura Zen3, e il suo cugino desktop Vermeer. Le matrici di calcolo, ciascuna con otto core, saranno prodotte in un processo raffinato a 7 nm da TSMC. Avranno anche una cache L3 migliorata per minimizzare la latenza. Milano si attiene ai 64 core e al socket SP3. C'è un nuovo socket con il processore Zen4 Genova, che probabilmente arriverà con supporto DDR5 e PCI Express 5.0 nel 2021. Con esso, AMD vuole poi passare al processo a 5-nm di TSMC.
La prima CPU server a 10-nm di Intel sarà Ice Lake SP per sistemi con uno o due socket. Supporterà PCI-Express 4.0 e almeno qui si mette in pari con l'attuale Epyc di AMD. Quanti core ci saranno sul processore è attualmente sconosciuto. Intel forse lo rivelerà alla conferenza virtuale Hot Chips di agosto. Per i server con quattro o otto socket, il produttore ha appena introdotto i processori scalabili Xeon della famiglia Cooper Lake. Queste CPU da 14 nm con un massimo di 28 core sono progettate principalmente per carichi di lavoro AI o applicazioni con elevate esigenze di memoria. Per loro, la più veloce Optane-Persistant-Memory della nuova serie 200 è supportata. Il processore a 10nm Sapphire Rapids riunisce nuovamente le due linee e probabilmente supporterà DDR5 e PCIe 5.0 così come Advanced Matrix Extensions per i compiti AI. Insieme all'imminente GPU Ponte Vecchio, il data center di Intel basato su Xe, alimenterà anche il supercomputer Aurora.
Intel sembra aver finalmente messo mano al processo a 10 nanometri, che corrisponde più alla produzione a 7 nanometri di TSMC in termini di larghezza della struttura. Invece, la produzione di massa di processori a 7 nanometri, che ora utilizza un processo con esposizione a onde corte nello spettro ultravioletto estremo (EUV), è stata rimandata al 2022. Sia TSMC che Samsung utilizzano già un processo comparabile a 5-nm con EUV
Intel ha un problema qui con la resa di chip completamente funzionali. La causa è stata identificata, ma il guasto non è ancora stato risolto. Pertanto, il produttore sta ristrutturando la sua gestione per l'area di produzione: Il capo hardware di Intel, Murthy Renduchintala, ha dovuto lasciare l'azienda. Il suo lavoro sarà diviso tra diversi manager, che riferiranno tutti direttamente al CEO Bob Swan. Inoltre, Intel sta pensando di far produrre più processori all'esterno in futuro, per esempio a TSMC. Un candidato per questo sarebbe Ponte Vecchio.
Processori ARM per notebook e supercomputer
L'attuale numero uno nella lista dei top 500 supercomputer, il giapponese Fugaku, tuttavia, non usa né CPU Intel né AMD, ma CPU ARM di Fujitsu. L'A64FX con 48 core e HBM2 è stato sviluppato specialmente per i supercomputer. Con le CPU Altra di Ampere, il Graviton2 della filiale di Amazon Annapurna Labs o il Huawei Kunpeng 920, i processori x86 nel data center e nel cloud computing stanno ricevendo la concorrenza dei processori con architettura ARM. I SoC ARM stanno anche spingendo nel mercato dei notebook ultraportatili e dei computer 2-in-1. Gli esempi attuali includono il Surface Pro X di Microsoft e il Galaxy Book S. Entrambi lavorano con SoC Qualcomm Snapdragon, ma nel Surface come variante personalizzata Microsoft SQ1. Alla conferenza virtuale degli sviluppatori WWDC, Apple ha annunciato che nei prossimi anni passerà completamente dalle CPU Intel alla propria piattaforma ARM, che il produttore usa già per l'iPhone e l'iPad. L'azienda, che si guadagna da vivere sviluppando ulteriormente e dando in licenza l'architettura ARM e i progetti di chip ad altri produttori di processori, è di proprietà della giapponese Softbank dalla metà del 2016. Un possibile acquirente è Nvidia, che utilizza i propri SoC ARM nei settori IIoT e automotive.
Lakefield: il concorrente ARM di Intel
Intel ha sviluppato il processore Lakefield come controparte degli economici processori ARM con i loro lunghissimi tempi di standby connessi. Come i SoC ARM per i computer mobili, utilizza anche il principio Big Little, che combina core economici e veloci che vengono utilizzati a seconda della situazione. Tuttavia, il processore Intel è composto da quattro core Tremont Atom e un core Sunny Cove, costituisce la base delle CPU Ice Lake mobili, insieme a un'unità grafica Gen11. Insieme formano un die da 10nm che si trova sopra un altro die da 22nm che serve come un interposer attivo e anche come una sorta di chipset. Entrambi i chiplet impilati sono alloggiati insieme su un unico pacchetto. Al di sopra di questo, la memoria principale è disposta come un chip separato. Poiché Tremont non può gestire le istruzioni AVX-512, queste sono state rimosse anche per il core Sunny Cove. Altrimenti, potrebbe accadere che un programma con supporto AVX-512 vada in crash quando si passa ai core Tremont, perché l'hardware necessario per l'esecuzione improvvisamente non è più disponibile. Tuttavia, AVX-512 non è rilevante anche per le CPU mobili come Lakefield.
Per la seconda metà del 2021, è previsto un processore grande-piccolo con un numero maggiore di core "grandi" e probabilmente anche "piccoli" sotto forma di Alder Lake, che probabilmente sarà disponibile sia per computer fissi che mobili. Non è ancora chiaro come saranno le estensioni delle istruzioni disponibili. AMD non ha ancora nominato alcun piano concreto per tali processori ibridi, ma ha almeno già depositato un brevetto che descrive un processore con diversi cluster di potenti core "high-feature" e particolarmente economici "low-feature". La chiamata di funzioni non supportate dai core economici deve essere riconosciuta automaticamente. Questi vengono poi passati ai core "high-feature".
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Lontano dagli USA: le CPU russe e cinesi
La Russia e la Cina in particolare stanno costruendo da anni la loro industria di CPU per rendersi indipendenti dai fornitori statunitensi, non da ultimo per l'uso nel loro esercito. L'azione dell'amministrazione Trump contro i produttori cinesi come Huawei o Inspur, a cui viene ripetutamente negata la fornitura di processori, probabilmente intensificherà questi sforzi. Il più importante produttore russo di CPU è MCST (Moscow Centre for SPARC Technology) con i suoi processori Elbrus, che utilizzano il loro design VLIW con radici nei processori SPARC e ora fino a otto core. Il chip supporta le istruzioni x86 tramite la traduzione binaria. Il sistema operativo è Ebrus OSL basato su Linux.
In Cina, una serie di produttori sta sviluppando processori ARM per server e PC. Per esempio, oltre al Kunpeng 920 per server con 64 core, Huawei sta costruendo anche una variante per PC con otto core. Con Zhaoxin, c'è anche un produttore di processori x86. Il produttore è una joint venture tra VIA Technologies e la statale Shanghai Alliance Investment Ltd. VIA è in possesso di una licenza x86 dal 1999 attraverso l'acquisizione della divisione x86 di Cyrix e Centaur e l'ha portata nella joint venture. L'ultimo prodotto di Zhaoxin è il KaiXian KX-U6780A con otto core di processore e grafica S3 integrata. Tuttavia, secondo le misurazioni di Golem, le prestazioni sono più alla pari con il Pentium J5005 di Intel basato su Atom. Tuttavia, gli sforzi di indipendenza cinesi e russi soffrono del fatto che i produttori dipendono in parte dalle licenze americane e che hanno la produzione fatta da TSMC a Taiwan.
Più CPU Intel per notebook e PC desktop
Per i computer mobili più potenti, il successore di Ice Lake, Tiger Lake, è in arrivo, inizialmente come variante U con quattro core Willow Cove, Xe-GPU integrata, Thunderbolt 4 e forse anche PCIe 4.0. Una variante H con fino a otto core per notebook da gioco e workstation mobili seguirà in seguito. Tiger Lake ha una tecnologia di sicurezza integrata che Intel chiama Control-Flow Enforcement Technology (CET). Ha lo scopo di proteggere contro gli attacchi di dirottamento del flusso di controllo che utilizzano il codice di programma di applicazioni legittime già nella memoria principale. Rocket Lake è in arrivo per i computer desktop. Utilizza un'architettura Sunny Cove modificata per prestazioni più elevate per clock e dovrebbe supportare PCI Express 4.0, ma sarà ancora prodotto con un processo a 14nm.