Momir ĐEKIĆ

1. maj 2022.

Nikada nije dosadno u svetu informacionih tehnologija. Čas si na vrhu piramide, najbolji od najboljih, čas se boriš za opstanak u drugom rangu. Akvizicije su stalna tema. Subvencije sve češća. Odeljenja za istraživanje i razvoj nikada nisu bila uposlenija. Saradnje među učesnicima na tržištu, čini se, nikada nije bilo više. To je idealno tle za pojavu novih junaka, reklo bi se.

Univerzalno do modularnog

U svetu opterećenom poremećenim lancima snabdevanja, rastom cena materijala i procesa, te neprestanim geopolitičkim izazovima - nije lako ni najmoćnijim kompanijama. U istorijski važnom trenutku za industriju čipova i poluprovodničkih komponenti, nova „trka u naoružanju” između Istoka i Zapada se ne smiruje. Dok Sjedinjene Države i Evropa nude subvencije za investicije u infrastrukturu proizvodnje čipova, Kina, Koreja i Tajvan agresivno investiraju u svoje proizvodne kapacitete. Na „spavanju” je uhvaćena samo Rusija, koja u prostoru čipova ima malo da ponudi, a još manje da projektuje. Imajući u vidu da će za investicije u ovu tehničku granu Rusija ipak pričekati bar jednu generaciju, poznajući trenutne geopolitičke prilike, i s obzirom na stanje u kom se Evropa nalazi u ovom trenutku, jasno je da će „osovine novog svetskog čipovskog poretka” biti SAD i azijske države.

No, čak i da sve investicije u proširenje i unapređenje proizvodnih kapaciteta prođe ratifikaciju raznoraznih odbora i interesnih grupa - za rezultat i vidljivo poboljšanje sveukupne nestašice kvalitetnih čipova neophodno je sačekati bar koju godinu. Ono o čemu ređe govorimo jesu i tehnološke prilike u proizvodnji čipova, a koje diktiraju rasplet događaja u narednom periodu. Uzmimo, na primer, razlike između trenutno dominantnih pristupa kompanija Intel i AMD.

Najveća američka korporacija za dizajn, proizvodnju i plasiranje čipova na svetu, Intel, već nekoliko godina je u svojevrsnom zaostatku i o tome smo pisali onoliko. Tema tekstova je bila i strategija oporavka ove kompanije na čelu sa Petom Gelsingerom koja već neko vreme daje dobre rezultate, iako još uvek nije vidljiv kraj sad već duge krize ove kompanije. Ono o čemu nismo pisali dovoljno jeste odluka Intela da dominantno isporučuje takozvane monolitne procesore, a što je važno u širem razumevanju izazova sa kojima se ova kompanija suočava.

U prošlosti, Intelov proces dizajna i proizvodnje čipova je bio naporan i resursno-intenzivan, ali precizan. Pritisnuta konkurencijom, kompanija je uspevala da „podesi” svoje sisteme tako da u kontinuitetu isporučuje sve bolje i tehnički savršenije procesore, u svakoj novoj iteraciji. Ipak, donekle usled neadekvatne konkurencije AMD-a, a donekle zbog prirode smanjenja veličine proizvodne tehnologije, Intel je vremenom umanjivao kvalitet svog proizvodnog procesa. Na silicijumskoj podlozi - nosaču (eng. wafer) ima ograničeno mnogo mesta i procesom proizvodnje se definiše koliko će proizvoda na njoj stati. Proces proizvodnje nije savršen i deo procesora ne izađe ispravan na samom kraju proizvodnje. Kako je veličina nosača praktično fiksirana, lako je izvesti pravilo - što je veći broj procesora na nosaču, veći je broj ispravnih. Kako se umanjivala proizvodna tehnologija, tako se prirodno povećavao broj procesora na nosaču. Ipak, smanjenje komponenti unutar procesora povećava i njihovu kompleksnost, pa uporedo sa smanjenjem procesa mora da raste i kvalitet proizvodnje kako bi se očuvao dobar odnos uloženog i dobijenog. U tom uspostavljanju ravnoteže, pad u kvalitetu proizvodnog procesa je Intel koštao dobrog rezultata. Ipak, Intel nije odustajao ni od procesa unapređenja proizvodnog procesa a ni od načina na koji se procesor - pakuje.

Danas uočavamo dva najčešća načina. Intelov je poznat pod nazivom monolitan, dok AMD dominantno koristi modularni pristup koji se u njihovom svemiru zove čiplet (eng. chiplet). Naime, Intelov procesor se pravi iz jednog dela. Sve komponente procesora se proizvode na jednoj površini. Kod AMD-ovih procesora, delovi procesora se proizvode zasebno pa se spajaju posebnom vrstom veze. Upravo je ova čiplet tehnologija jedna od važnijih elemenata uspeha AMD-ovih procesora. Ipak, Infinity fabric, kako se veza između čipleta naziva - nije savršena, iako ima verovatno najbolje ime za neki tehnički proizvod za koje je autor ovog teksta ikada čuo.

Kako je jasno da u opštem procesu smanjenja veličine komponenata nijedna kompanija neće moći samostalno da oblikuje najbolje elemente budućeg procesora, kreirana je šira koalicija kompanija koje posluju u svetu proizvodnje procesora i kreirala Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe). Ako vam ime zvuči slično PCI Express konekciji između matične ploče i, recimo, grafičke kartice, dobro ste „gađali”. Ova konekcija funkcioniše slično kao PCIe, samo ne spaja komponente računara, već - komponente komponenti računara. Ovo praktično znači da će u narednim godinama, kada standard bude u potpunosti završen i implementiran, procesori moći da se sklapaju modularno i to tako što će, recimo, deo za obradu složenih matematičkih operacija doći iz Intelove fabrike, deo za grafički podsistem iz AMD-a, a deo koji služi za mašinsko učenje iz kompanija Nvidia. Dodatno, za razliku od monolitnih procesora koji kombinuju komponente proizvedene u istom proizvodnom procesu, UCIe će dozvoliti kombinaciju i različitih proizvodnih procesa.

Prelazak na ovaj metod i te kako ima smisla. Ukoliko bude postao dominantan, metod će sa sobom doneti nekoliko posledica. Za početak, nijedan od velikih proizvođača čipova više neće imati monopol na način na koji je Intel imao u prošlosti. Jednostavno, najbolja rešenja će kombinovati najbolje od različitih proizvođača. Pozitivna selekcija će uraditi svoje. Sa druge strane, korisnici mogu da očekuju bolje uklopljene proizvode za njihove konkretne upotrebne oblike. Posmatrano šire, čitave industrije će od ovoga profitirati, jer će proizvodi modularne revolucije olakšati dostupnost čipova, a time i omogućiti da kućni uređaji i automobili, konačno, dobiju kvalitetnije komponente sa većim potencijalima. Samim tim, potencijali kućnih uređaja i automobila će porasti, značajno. To je budućnost koju smo očekivali i ranije. Vežbali su nam strpljenje. Nadamo se da će se isplatiti.

Inicijativa za bržu
„veštačku inteligenciju”

Prošlo je dosta vremena od kada smo u detalje analizirali nove arhitekture GPU i akceleratorskih procesora iz kompanije Nvidia. Potencijalna kupovina kompanije ARM je nekako odnela svu pažnju kada je u pitanju ova kompanija. Dodatno, u eri u kojoj su grafičke kartice bile u nestašici, a samim time i cene vrtoglavo rasle, pažnja koja je bila posvećena novim generacijama je smanjena. Naposletku, u poslednjih nekoliko godina, osim multimedijalnih igara, GPU kartice su dominantno upotrebljavane u mašinskom učenju. No, od samih kartica, za ovu upotrebu su još bitnije - akceleratorske kartice i sistemi.

Upravo su potrebe za sve boljim i kompleksnijim mogućnostima mašinskog učenja ključni ciljevi oblikovanja arhitekture novih generacija Nvidia proizvoda. U današnje vreme više se govori o kapacitetima neuronskih mreža i sposobnostima učenja iz podataka koje realno ili simulirano prikazuju procese i sisteme, nego o kompleksnim matematičkim predikcijama. Nvidia je odlučila da se upravo na taj talas dugoročno „kladi” i značajan deo svojih napora ulaže u oblikovanje kapaciteta za napredno mašinsko učenje.

Dugoročno posmatrano, GPU komponente će, najverovatnije, više raditi na razvoju modela koji simuliraju sve veće i šire skupove podataka, nego što će numerički računati. Plastično govoreći, GPU će uvek imati obradne jedinice za aritmetiku, ali će njihova brojnost i preciznost značajno slabije rasti od dubine obrade neuronskih mreža. To je i slučaj sa novom arhitekturom iz kompanije Nvidia po imenu Hopper. Grafički sistem GH100 proizveden je na TSMC procesu po imenu 4N, posebno prilagođenom za Nvidia proizvode. Sastavni delovi GH100 proizvoda su višestruki klasteri GPU obrade (GPC), klasteri obrade tekstura (TPC), striming multiprocesori (SM), L2 keš i HBM3 memorijski kontroleri.

Tehnološka unapređenja proizvodnog procesa, Tensor Core četvrte generacije i drugi arhitekturalni napori (kao što su pomenuti striming multiprocesori) donose skoro trostruko bolje performanse u mnogim slučajevima korišćenja. Novi akceleratorski potencijali Hoppera će biti dostupni za velike skalabilne servere, ali i za manje serverske jedinice u obliku PCIe kartica. Pomenuti PCIe je pete generacije, ukupnog protoka od 128 GB u sekundi, što je tačno dvostruko u odnosu na prethodnu generaciju.

Iako akceleratorske kartice ne privlače previše pažnje, u širem kontekstu proizvoda kompanije Nvidia, one su važan deo ekosistema ove američke kompanije. Vremenom, sve veći broj kompanija će koristiti upravo ove kartice da u svojim serverima na brz i jednostavan način akviziraju visoke kapacitete mašinskog učenja. Mnogo je lakše kada imate sve u obliku kartica koje se lako povezuju sa ostatkom sistema nego da AI kapacitete morate da pravite „od nule”. Kapaciteti mašinskog učenja bivaju sve bitniji ne samo velikim pružaocima usluga računarstva u oblaku, već i kompanijama koje rade sa velikim skupovima podataka, a takvih je, sasvim sigurno, sve više.

• • •

Dok saznajemo kojim će putem industrija čipova krenuti i koji će delovi sveta postati značajniji centri operacija, potreba za kapacitetima obrade velikih skupova podataka raste. Primetno je da u unapređenjima pametnih telefona, prenosnih računara svih dimenzija i oblika sve češće čujemo da su AI kapaciteti povećani nekoliko puta dok su performanse u „tradicionalnim” karakteristikama više ranga od 10 ili 15 procenata. Ovaj trend će se, svakako, nastaviti i u narednom periodu. Upravo će u narednim danima, kako bude usporavao rast povećanja performansi i ovih kapaciteta - dobro doći modularnost koju najavljuje novi standard za međusobno povezivanje. Na kraju, za svakoga ponešto. Marketinški timovi proizvođača i brendova će pisati „2x”, „3x” uz sve što ima veze sa veštačkom inteligencijom i mašinskim učenjem i govoriti o „do sada neviđenim” mogućnostima. Ponešto od toga će dospeti u aplikacije koje koristimo svakodnevno i omogućiti da ova unapređenja donekle osetimo i u praksi. Oprostite nam što se, ipak, najviše radujemo inovatorima i njihovoj sposobnosti da ovakvu priliku iskoriste i - promešaju karte.