Gordon Moore ötven éve, 1965 áprilisában fogalmazta meg híres előrejelzését, amely szerint a processzorokban a tranzisztorok száma évente meg fog duplázódni. Tíz évvel később ezt az időszakot két évre módosította, és a törvény frissített változatát a gyakorlat egészen mostanáig igazolta.
A dolgok internetének (internet of things, IoT) hajnalán azonban kérdésessé vált, hogy ez a tempó - amely ráadásul lassul, amire még visszatérünk - elég lesz-e ahhoz, hogy a hardvergyártók lépést tarthassanak a digitális univerzum robbanásszerű tágulásával, a feldolgozandó adattömeg fénysebességű növekedésével.
Érzik a nyomást a szilícium fizikai lehetőségeinek korlátait feszegető processzorgyártók is a cégvásárlásokról és nanométerekről szóló, legfrissebb bejelentéseikből ítélve. Sok múlik ugyanis azon, hogy egy-egy piaci szereplő milyen pozíciót harcol ki magának az IoT-startnál.
A Gartner szerint idén a számítógépeken és okostelefonokon felül 4,9 milliárd dolog - eszköz és érzékelő - csatlakozik majd az internetre, de számuk az évtized végére eléri az 50 milliárdot. Óriási üzleti lehetőség ez a processzorgyártók számára is, mert a dolgokba olyan alkatrészek kellenek, amelyek egyre parányibb méretekben és alacsonyabb energiafogyasztás mellett adnak mind nagyobb teljesítményt.
Programozható lapkák
A tranzakció létrejöttét övező, átmeneti bizonytalanság után az Intel júniusban adta hírül, hogy 16,7 milliárd dollárért felvásárolja az Alterát, amelynek FPGA (field-programmable gate array) technológiáját egyrészt Xeon szerverprocesszoraival együtt kínálja majd messzemenően testre szabott, integrált termékek formájában, másrészt az akvizíció nyomán új termékeket tud fejleszteni a dolgok internetéhez.
Márciusban lehetett hallani először a tervezett akvizícióról, az Altera azonban akkor alacsonynak találta az Intel által ajánlott, részvényenkénti 54 dolláros árat, és csak azt követően adta be a derekát, hogy az idei első negyedévben 6 százalékos bevételcsökkenést kellett elkönyvelnie. A tranzakció - amelyet a két cég igazgatótanácsa után a hatóságoknak és a részvényeseknek szintén jóvá kell még hagyniuk - várhatóan hat-kilenc hónapon belül lezárulhat, és az Intel történetének eddigi legdrágább cégvásárlása lesz.
Érdekesebb azonban ennél, hogy az Intel miért nyúl ilyen mélyen a zsebébe. Anyalapunk szerint a processzorgyártónak erre több jó oka is lehet. Az Altera felvásárlása jelzi, hogy az Intel stratégiájában fontos szerepet szán az FPGA technológiának. Tapasztalhattuk az utóbbi években, hogy a szervergyártók és a nagy adatközpontokat építő vállalatok, közöttük a felhőszolgáltatók, egyre több grafikus és más segédprocesszort építenek szervereikbe, amelyek speciális feladatok átvételével tehermentesítik a CPU-kat, és ezáltal növelik a teljesítményt. Az Altera FPGA lapkái olyan dedikált funkciók ellátására programozhatók, mint például a keresés, a szétválogatás és a karakteregyeztetés. Az Intel eddig is kínált szerverprocesszoraihoz harmadik féltől származó FPGA technológiát, azonban az akvizíciót követően ezt a portfóliót nyilván továbbfejleszti, hogy nagyobb nyomatékkal pozicionálja a piacon. Szüksége lehet erre azért is, mert a szerverprocesszorok jelentik számára a fő bevételi forrást - a PC-piac gyengélkedik, akárcsak az Intel tabletekbe és okostelefonokba szánt lapkákat fejlesztő mobil üzletága.
Továbbá gyártókapacitásának hasznosítását javíthatja az Intel az FPGA lapkák palettára vételével, ami szintén jól jön majd, mert a cég milliárdokat költ gyárainak bővítésére és fejlesztésére, de a beruházások az említett piaci körülmények között jóval lassabban térülnek meg.
Az FPGA lapkák már ma is sok olyan IoT-megvalósítás részét alkotják, mint az okos városok és a negyedik ipari forradalmat fémjelző, automatizált gyárak, megtalálhatók továbbá azokban a kommunikációs eszközökben, amelyek nélkül a dolgok internete aligha működhetne. Az Altera felvásárlásával az Intel számos IoT-megoldáshoz nélkülözhetetlen technológia szállítójává válik, ami nemcsak ezen a piacon erősítheti pozícióját, hanem a keresztértékesítésre is alkalmat ad.
Nem lehet mellékes az sem, hogy a tranzakcióval egyúttal ütést mér azon versenytársaira, amelyek eddig szintén az Altera technológiáját használták. Az IBM és az ARM most új FPGA-szállító után nézhet, és anyalapunk szerint az Altera olyan kihívói közül választhat, mint például a Lattice, a Microsemi és a Xilinx.
Addig is, amíg az akvizíció lezárul, az Intel IoT-laborokat nyit világszerte - a legutóbb Izraelben, majd Írországban kezdte meg működését egy-egy központ -, és persze processzorait is továbbfejleszti. Májusban jelentette be szerverprocesszorainak új családját, a 12 modellből álló Xeon E7 v3 sorozatot, amely a valós idejű analitikai alkalmazásokhoz hivatott az eddiginél jóval nagyobb feldolgozási teljesítményt adni. Az új processzorok elődeikhez képest 20 százalékkal több, maximum 18 processzormagot tartalmaznak, és a gyártó tesztjei alapján átlagosan 40 százalékkal nagyobb teljesítményt érnek el.
Egyik újdonságuk az Intel Transactional Synchronization Extensions (TSX) technológia, amellyel a gépi memóriában történő (in-memory) tranzakciófeldolgozás optimalizálható, így a vállalatok - ugyancsak a gyártó szerint - akár 6-szoros teljesítménynövekedést is elérhetnek ilyen típusú, üzleti alkalmazásaik esetében. A Xeon E7 v3-as processzorokból akár 32 foglalatos konfigurációk építhetők, amelyek nagyon nagy memóriakapacitást kezelnek - a 8 processzoros rendszerek például maximum 12 terabájt DDR3-as vagy DDR4-es memóriát támogatnak. A valós idejű analitikai alkalmazások egyik pillérét alkotó in-memory technológiát a Gartner szerint 2018 végére a nagyvállalatok legalább 50 százaléka használni fogja, így a piac mérete akkorra meghaladhatja a 9,5 milliárd dollárt. Mind nagyobb szerepe lesz ebben a növekedésben az IoT-nek is, ahogyan egyre több vállalat tevékenységében és működésében jelennek meg a dolgok internetére épülő alkalmazások.
Energiadiéta prociknak
Miközben a dolgok internetének értelmet adó, valós idejű analitika mind nagyobb teljesítményt követel, az IoT-eszközök energiahatékonysága legalább ennyire fontos kérdés. Az ARM az Altera-felvásárlás bejelentésével egy időben, a tajpeji Computex kiállításon tette közzé, hogy új lapkaterven dolgozik, amelynek alapján lényegesen kevesebb energiát fogyasztó processzorok, érzékelők és vezeték nélküli kommunikációs lapkák készülhetnek a jövőben. A többek között a távgyógyászatban használt páciensmonitorozó, illetve az okos otthonokba kerülő IoT-eszközökbe épített, eleve alacsony fogyasztású Cortex-M chipek újratervezésével az ARM az akkumulátoros üzemidőt közel kétszeresére szeretné növelni.
Az újratervezett Cortex-M processzorok a Cordio néven ismert új, Bluetooth 4.2 kommunikációs szabványt is támogatják, írta anyalapunk a bejelentés kapcsán, és egy szintén új memória-alrendszert is kaptak, amely felgyorsítja a komponensek közötti adatcserét, beleértve az érzékelők széles körét is, amelyek szintén a lapkára integrálhatók. A konferencián az ARM ezt egy Cordio-alapú Bluetooth lapkával demózta, amely beépített szenzorával mérte a környezet hőmérsékletét, és az adatokat okostelefonra továbbította.
Terveik közt szerepel, hogy a továbbiakban kiszélesítik a lapkák vezeték nélküli kommunikációs képességeit, például a 802.15.4-es szabvány támogatásával, amely a Bluetooth versenytársának számító, szintén alacsony fogyasztású Zigbee adatátviteli technológia alapja. Az ARM továbbá új fejlesztőplatformot készített IoT operációs rendszeréhez, az mbed OS-hez. A Computexen ennek lehetőségeit egy okos borospalackhűtő-szekrénnyel mutatta be, amely az mbed OS-t futtató Rapsberry Pi számítógéppel ellenőrizte a készletet és a hőmérsékletet, és a mért adatokat az Amazon felhőszolgáltatásán keresztül adta át egy mobileszközökön futó alkalmazásnak.
Még karcsúbb tranzisztorok
A processzorgyártók jelenleg 14 nanométeres gyártási technológiával állítják elő lapkáikat, ezért a mind nagyobb feldolgozási teljesítményt igénylő piac várakozással tekint a következő generációs, 10 nm-es CPU-k megjelenése elé. Noha az Intel mostanáig nem közölte, hogy erre pontosan mikor kerülhet sor, nem utolsósorban Moore törvénye alapján a technológiaváltás idejét sokan 2016-ra tették. Július közepén azonban Brian Krzanich, az Intel vezérigazgatója arról beszélt, hogy a 10 nm-es processzorok ennél később, 2017 második felében érkezhetnek, számolt be róla anyalapunk.
Lassulást jelent ez az eddigi ütemhez képest, amit a gyártó a meglévő processzortervek felfrissítésével igyekszik ellensúlyozni. A Kaby Lake kódnéven fejlesztett, új processzorok a mostani, Skylake mikroarchitektúrára épülnek, de a meglévő processzoroknál nagyobb teljesítményt adnak majd, mondta Krzanich. Az első Kaby Lake lapkák a jövő év második felében kerülnek majd le a jelenleg használt, 14 nm-es gyártósorokról.
Moore törvényétől azonban már korábban eltért a gyakorlat, az Intelnek két és fél évébe telt, míg a korábbi, 22 nm-es technológiáról átállt a 14 nm-esre, tette hozzá a vezérigazgató. A mostani bejelentés csupán hivatalosan is megerősíti, hogy a processzorfejlesztés és -gyártás üteme lassul.
Legalábbis az Intel berkeiben. Az IBM ugyanis néhány nappal korábban arról számolt be, hogy elkészítette a világ első, 7 nm-es processzorát. Ehhez alapvető változtatásokra volt szükség mind a felhasznált anyagok, mind a gyártási technológia tekintetében. Az IBM például szilícium-germánium ötvözettel javította az elektronok áramlását. Kutatói eredetileg 2004-ben írták le ezt a technológiát, hozzátéve, hogy tíz éven belül előrelépést hozhat a processzorok tervezésében és gyártásában. A 7 nm-es chip működő tranzisztorainak előállításához azonban az ibolyántúli hullámhossz-tartományban működő extrém litográfiai (EUVL) technológiát is be kellett vetni. A chipgyártásban napjainkban alkalmazott optikai litográfiai eljárás 193 nm-es hullámhosszához képest az EUVL tizedakkora, 13,5 nm-es hullámhosszával jóval kisebb és élesebb mintákat mar a szilíciumba, így sokkal több tranzisztor fér el a lapkán.
A működőképes, 7 nm-es processzor előállítása és az ipari méretű gyártás megkezdése között persze még évek telhetnek el. Nem is jelezte az IBM, hogy erre mikor kerül majd sor, de hozzátette, hogy kutatói egyre kisebb tranzisztorok fejlesztésén dolgoznak, hogy a processzortechnológia hosszú távon, a 7 nm-es mérethatár alatt is kiszolgálhassa a felhasználók teljesítményigényét.
Fontos kérdés persze, hogy az IBM mikor tud majd piacra lépni a 7 nm-es processzorokkal, de ezen a téren olyan cégek segítik a múlt év óta, mint például a Global Foundries és a Samsung. A stratégiáját átfókuszáló IBM tavaly jelentette be, hogy a következő öt évben 3 milliárd dollárt költ a processzortechnológiák továbbfejlesztésére, de a kereskedelmi gyártást partnerekhez helyezi ki.
Bár az Intel a nyilvánosság előtt egyelőre nem beszélt a 7 nm-es technológiával kapcsolatos terveiről, az IBM mostani áttöréséből még nem következik, hogy lapkáival a piacon is át fogja venni a vezetést, mondta Richard Fichera, a Forrester elemzője anyalapunknak. De ha folytatja kutatásait és partnereivel megkezdett együttműködését ezen a téren, akkor Power processzorai nagyon versenyképesek lehetnek az Intel x86-os CPU-ihoz mérten.
