עוז הרשקוביץ ממעבדת הפיתוח של מעבדי פאוור 10 ועופר אלמוגי’ מנהל קבוצת השרתים, יבמ ישראל מסבירים בראיון ל-CHIPORTAL על תכונות השבב החדש ועל האתגרים במעבר לייצור במפעלי סמסונג
IBM חשפה את הדור הבא של משפחת המעבדים IBM POWER, משפחת IBM POWER10. משפחת מעבדים זאת מציעה פלטפורמה הממלאת את הצרכים הייחודיים של מחשוב ענן ארגוני היברידי. התכנון שלהם מתמקד ביעילות אנרגטית וביצועים במארזי 7 ננומטר ושיפור צפוי של עד פי שלושה בניצול האנרגטי של המעבד, בקיבולת עומס העבודה וצפיפות הקונטיינר בהשוואה למעבדי IBM POWER9.
כמעבדים שתהליך תכנונם החל לפני חמש שנים וכולל מאות פטנטים חדשים וכאלה העומדים להירשם, מעבדי IBM POWER10 הם התקדמות חשובה במפת הדרכים של IBM עבור מעבדי POWER. מערכות העושות שימוש במעבדי IBM POWER10 צפויות להיות זמינות במחצית השנייה של 2021. (ראו הרחבה על תכונות השבב בהמשך)
מעבדי IBM POWER10 הם המעבדים המסחריים הראשונים של IBM שנבנו בטכנולוגיית תהליך 7 ננומטר. IBM Research שיתפה פעולה עם סמסונג אלקטרוניקס, כחלק מ-IBM’s Research Alliance, במחקר ובפיתוח של המעבדים במשך יותר מעשור, לרבות הדגמה של שבבי המבחן הראשונים שנוצרו בטכנולוגיית 7ננומטר בתעשיית המוליכים למחצה.
עוז הרשקוביץ ממעבדת הפיתוח של מעבדי פאוור 10 ועופר אלמוגי’ מנהל קבוצת השרתים, יבמ ישראל מסבירים בראיון ל-CHIPORTAL על השבב החדש, והאתגרים במעבר כפול – גם מטכנולוגיות קודמות לטכנולוגית 7 ננומטר וגם עם החלפת מפעל הייצור.
למה הייצור נעשה במפעלי סמסונג?
“לפני כשנתיים IBM בעצם ננטשה על ידי יצרנית השבבים global foundry שהודיעה שאינה ממשיכה לייצר שבבים בטכנולוגיית 7 ננומטר. לפיכך נאלצה החברה למצוא פתרון חלופי ובמסגרת התהליך נבדקה גם האפשרות של TSMC. בסופו של דבר השותפה החדשה שנבחרה הייתה סמסונג וכעת, שנתיים אחרי, שיתוף הפעולה נראה חזק מתמיד.”
מה האתגרים של ייצור ב-7 ננומטר?
“במעבר של IBM בטכנולוגית ה-7 ננומטר היו שני אתגרים מרכזיים: הראשון הוא מעבר ספק טכנולוגיה מגלובל פאונדרי לסמסונג תוך כדי פרויקט שביצועו כבר החל. האתגר השני היה איבוד היכולת להשתמש בזיכרונות EDRAM בתוך השבב וזאת מכוון שטכנולוגיה זו לא נתמכה ע”י סמסונג. נוצר פה אתגר הנדסי עצום, שהצוות הצליח לעמוד בו בהצלחה עם עיכוב קל בלבד לתוכנית המקורית.”
מהי טכנולוגיית MemoryInception ובכלל מה האתגר המיוחד של יישום תבונה מלאכותית במעבדים? מה הטרייד אוף בין מעבד בינה מלאכותית ייעודי (לרוב GPU) לבין שילוב AI במעבד הכללי?
“טכנולוגיה זו מאפשר למערכת למפות את הזיכרון של מערכת אחרת כמו שלה. ניתן ליצור אשכולות זיכרון בגודל מולטי-פטה, שנועדה לשפר עומסי עבודה עתירי זיכרון כגון SAS Institute, SAP HANA, מודלים גדולים (עתירי זכרון) של AI, ואחרים. ראו אלוסטרציה:
“טכנולוגית ה-memory Inception שהוסברה לעיל מותאמת בין השאר לגמישות הנדרשת בענן והינה כללית. ”
“השאלה לגביי יישום AI במעבדים היא שאלה אחרת. כיוון ש-AI הולך וחודר לחיינו יותר ויותר, הדרישה למעבד שמסוגל לבצע פעולות כאלו ביעילות הולכת וגדלה. הרבה מהפעולות הנדרשות ב-AI, ובפרט בשיטה החמה ביותר deep-learning או רשתות נוירונים “גדולות”, כוללות למשל כפל מטריצות. אלו הן פעולות יקרות וביצוען בעזרת פעולות בסיסיות של כפל וחיבור אינו יעיל. |
|מעבד שפותח לטובת בינה מלאכותית לרוב יוכל להיות יעיל יותר ולבצע את הפעולות הנדרשות מהר יותר, אך הוא אינו מעבד כללי ולכן מוגבל ביכולתו לבצע פעולות אחרות ומצריך ממשק מיוחד. ”
“היתרון בשימוש ב-GPU הוא ש-AI הוא רק עוד פעולה שהוא מסוגל לבצע בין שאר הפעולות ולכן הוא “משתלם” יותר. בשנים האחרונות אנחנו רואים יותר ויותר יכולות הקשורות ל-AI שמוכנסות למעבדים הכלליים. בהקשר הזה POWER10 מביא איתו קפיצה מדרגה משמעותית (X10-20 בפעולות מבוססות מטריצות לעומת POWER9) והוא מותאם וכוונן לטובת שימוש במבנה נתונים מאומן. ”
אומרים שהקורונה תגרום לעליית השימוש בענן, על חשבון פעילויות פיזיות, איך השבב החדש (שתוכנן מן הסתם קודם לכן) נותן לכך מענה?
“עוד לפני פרוץ הקורונה התכוונה IBM להגדיל את השימושים בעננים הציבורים וההיברדים (שילוב של ענן פרטי וציבורי). כבר היום שרתי פאוור נמצאים בעננים צבורים ופרטים כאחד. מעבד פאוור 10 מתוכנן מלכתחילה לשמש כמעבד מוביל בענן בזכות החסכון בחשמל ביחס לעוצמת מיחשוב ויאפשר חסכון משמעותי לספקי הענן בכסף וחתימה אנרגטית. כמו כן הוא מקנה אפשרות להריץ הרבה יותר קונטיינרים על כמות מחשוב קטנה יותר, בנית עננים מאובטחים ומוצפנים ללא פגיעה בביצועים כולל תמיכה בסנדרטים חדשים של הצפנה ושימוש במעבד לישומי AI בעננים במהירות גבוהה עד פי 20 ללא שימוש במאיצים מיוחדים לדוגמה תוכנת SAS.”
מה החלק של מחלקת הפתוח של יבמ בישראל?
“הקבוצה בישראל מעורבת בפיתוח מעבדי POWER כמעט בכל תחומי הפיתוח החל מהפיתוח עצמו (design), ווריפיקציה, זכרונות, מתודולוגיות וכלים. POWER10 מהווה קפיצה משמעותית כמעט בכל התחומים החשובים. שיפור בחיסכון באנרגיה, באבטחה, וביעילות ועוד.”
כמה מהחידושים של המעבד
- מעבד ה-7 ננומטר המסחרי הראשון של IBM צפוי לספק שיפור של עד פי שלושה בקיבולת וביעילות האנרגטית של המעבד באותה מסגרת של אספקת חשמל כמו IBM POWER9 ובכך לאפשר ביצועים טובים יותר.
- תמיכה ב”קלסטרי” זיכרון המכילים מספר רב של פטה בייט הודות לטכנולוגיה חדשה ופורצת דרך הקרויה Memory Inception. טכנולוגיה זאת נועדה לשפר את קיבולת הענן ואת הכלכליות של עומסי עבודה עתירי זיכרון המגיעים מספקי תכנה עצמאיים כגון SAP, SAS Institute או היקשי AI במודלים גדולים.
- יכולות אבטחה משופרות המובנות בחומרה לרבות הצפנה שקופה של הזיכרון שנועדה לתמוך באבטחה מקצה לקצה. מעבדי IBM POWER10 נבנו כך שישיגו ביצועי הצפנה מהירים יותר באופן משמעותי עם פי ארבעה של מספר מנועי הצפנת AES לכל ליבה, בהשוואה ל-IBM POWER9. הם תואמים את התקנים התובעניים ביותר כמו גם את תקני הקריפטוגרפיה העתידיים הצפויים, כמו למשל הצפנה בטוחה במחשוב קוואנטי או הצפנה הומו-מורפית מלאה. גם אבטחת הקונטיינר משתפרת הודות להצפנה זאת.
- ארכיטקטורת ליבה חדשה של במעבד IBM POWER10 מגיעה עם Matrix Math Accelerator משובץ הצפוי לספק גידול של פי 10, פי 15 ופי 20 במהירות היקשי ה-AI ב-FP32, BFloat16 ו-INT8 לכל סוקט, בהתאמה, בהשוואה למעבד IBM POWER9. הודות לכך, ניתן להוסיף בינה מלאכותית גם ליישומים העסקיים ולהפיק תובנות מעמיקות יותר.
“עננים היברידיים בהיקף ארגוני מחייבים ארכיטקטורה חסונה גם באתר וגם מחוצה לו, הכוללת חומרה ותוכנה מותאמת” אמר סטיבן לאונרד, מנכ”ל IBM Cognitive Systems. “במעבדי IBM POWER10 תכננו את המעבד הטוב ביותר לענן היברידי ארגוני המספק ביצועים ואבטחה שלקוחות מצפים לקבל מ-IBM. כידוע, המטרה המוצהרת שלנו היא להפוך את Red Hat OpenShift לבחירת המחדל בעננים היברידיים ו-IBM POWER10 מספק את שיפורי הקיבולת והאבטחה המבוססים בחומרה עבור קונטיינרים ותשתית המחשוב.”
