Nel settembre del 2013 è partito il progetto europeo intercomunitario EUROSERVER, il quale vede la partecipazione di diverse importanti industrie ed università di sette nazioni. Sono nove, in particolare, i principali enti che collaborano: CEA (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives – Francia), STMicroelectronics (Francia), ARM (Gran Bretagna), EUROTECH (Italia), Technische Universitaet Dresden (Germania), Barcelona Supercomputing Center (Spagna), Foundation for Research & Technology (Grecia), Chalmers Tekniska Hoegskola AB (Svezia) e Onapp Ltd (Gibilterra).
Scopo del progetto è lo studio di ecosistema hardware-software per realizzare la base dei futuri server da utilizzare su suolo europeo, sia nel privato sia nel pubblico, così da smarcarsi dalle tecnologie proprietarie d'oltreoceano, spesso troppo costose da acquistare e/o da mantenere. Non solo server ad alta densità e a basso consumo, quindi, ma anche sistemi ad elevate prestazioni per calcoli scientifici, attraverso l'utilizzo delle più moderne tecnologie oggi disponibili: “EUROSERVER is addressing these challenges in a holistic manner; we advocate the use of state-of-the-art low-power ARM processors in a new server system-architecture that uses 3D integration to scale with both the numbers of cores, and the memory and I/O, all managed by new systems software providing transparent system-wide virtualization and efficient resource use by cloud applications”.
Questo progetto nasce dalla volontà di diverse entità europee di realizzare una piattaforma altamente personalizzabile, dall'elevata potenza computazionale e dai costi equilibrati, così da evitare l'utilizzo di tecnolgie proprietarie estere, spesso eccessivamente costose da implementare (CPU x86, GPU Tesla, ecc). Come afferma John Goodacre, Director of Technology and Systems presso ARM e Professore associato all'Università di Manchester, il progetto EUROSERVER riesce a coniugare le necessità di diversi clienti: “TU Dresden is interested in the handling of databases in embedded telecom. Eurotech is a systems company looking at more deeply embedded applications. Spain's Barcelona Supercomputing Center is present which reflects an interest in scaling up to take on high performance computing”.
Fortunatamente, per portare a compimento il progetto, in Europa esistono ancora diverse aziende di alto profilo in tutti i settori dell'industria informatica e dei semiconduttori, e questo ha permesso la creazione di un Dream Team completamente europeo per giungere all'obiettivo. L'architettura dei processori sarà basata su ISA ARM, mentre la realizzazione fisica dei chip sarà demandata alle fonderie di STMicroelectronics, la quale utilizzerà i processi produttivi su tecnologia FD-SOI, quest'ultima 100% europea e studiata in collaborazione con la francese CEA-LETI. Questa scelta permetterà di favorire lo sviluppo tecnologico dei nodi FD-SOI almeno fino ai 10nm, così di rimanere al passo delle più importanti fonderie al mondo, cioè Intel e TSMC, per il prossimo lustro (5 anni).
Se il progetto dovesse andare in porto come si spera, non mancheranno sicuramente nuovi clienti, anche extra-europei, e questo significherebbe un veloce abbattimento dei costi di produzione ed implementazione. OnApp, azienda inglese attiva nel settore del Cloud Computing, avrà necessità di migliaia di microserver ad alta efficienza nell'arco dei prossimi anni, mentre il Barcelona Supercomputing Center necessiterà di computer dall'elevata potenza ed al contempo dall'ottimo rapporto consumi/prestazioni. Le soluzioni studiate per questi due partner potrebbero quindi essere vendute a clienti esterni (la stessa cosa accade, ad esempio, con il sistema d'arma europeo Eurofighter, realizzato per venire incontro alle esigenze delle aviazioni di Gran Bretagna, Germania, Italia e Spagna e poi venduto a forze aeree estere, come l'Arabia Saudita).
L'introduzione nel progetto di istituti universitari, inoltre, permetterà la realizzazione di software ex-novo o la riscrittura di software già in uso a prezzi di costo, in quanto saranno i numerosi studenti (laureandi, dottorandi o ricercatori) a dare una mano agli ingegneri professionisti, riprendendo in parte il modus operandi utilizzato dalla comunità Open Source. Proprio al Barcelona Supercomputing Center, ad esempio, erano disponibili due posti nel gruppo di lavoro che si occupa delle Heterogeneous Architectures: "The Heterogeneous Architectures group from the Computer Science Department at the Barcelona Supercomputing Center (BSC) is offering two full-time PhD student positions within the EuroServer project". Altre posizioni sono ancora disponibili, ed anche se lo stipendio in genere è molto basso (assimilabile ad un rimborso spese), in contropartita possono essere elargiti diplomi di specializzazione ed altri titoli di studio, molto utili in futuro per trovare buoni posti di lavoro (nei curriculum fanno sempre un'ottima impressione!).
Il consorzio EUROSERVER ha deciso di utilizzare le più moderne tecnologie disponibili presso i propri partner. Partendo da ARM, questa fornirà l'architettura a 64 Bit base delle CPU, l'ARMv8, in combinazione con tutte le tecnologie di contorno (IMC DDR4, NEON SIMD, GPU, ecc), al fine di poter realizzare SoC completi e dall'elevata potenza computazionale, grazie anche all'implementazione della tecnologia Heterogeneous System Architecture (HSA) in combinazione con le GPU Mali
ARM vede in questa collaborazione un'opportunità più unica che rara per poter mettere finalmente un piede nel settore Server, soprattutto grazie alla possibilità di avere software di classe Enterprise scritto ad hoc per la propria architettura in tempistiche abbastanza brevi.
Per massimizzare le ottime caratteristiche relative ai consumi che l'architettura ARMv8 riuscirà a garantire, la tecnologia FD-SOI è sicuramente il compagno ideale. Garantendo, rispetto alla tecnologia FinFET BULK, costi e consumi minori, a fronte di una resa maggiore, la tecnologia FD-SOI è sicuramente l'asso nella manica del consorzio EUROSERVER, come abbiamo avuto modo di scrivere diverse volte sul nostro sito: “The wafer cost for 14nm FD-SOI is 18.4% lower than 16nm FinFET. A key factor contributing to the high cost of FinFET wafers is that of the extensive inspection steps required to ensure high yield and high reliability”.
Allo stesso tempo STM e CEA-LETI, potendo contare sulle forniture ad EUROSERVER, potranno finalmente avviare la produzione su larga scala con nodo FD-SOI, abbassando sia i costi di produzione dei Wafer sia i costi di design dei chip stessi. Constatata la bontà di questa tecnologia, probabilmente altre aziende fabless potrebbero decidere di abbandonare i nodi FinFET per quelli FD-SOI, riportando così ai vecchi fasti le fonderie pure-play del vecchio continente, dalla fine degli anni '90 in costante caduta libera, come spiegò Handel Jones la scorsa primavera: “It is important for the semiconductor industry to be willing to make investments to provide optimum solutions to its customers rather than follow the roadmap of a specific company. The fabless companies need to be proactive in supporting the supply chain within an FD-SOI ecosystem”.
Non solo ARM e FD-SOI sono le protagoniste di questo progetto, comunque, in quanto per realizzare i SoC saranno utilizzate tecnologie che nel mondo consumer e professionale ancora non sono disponibili per la produzione in massa.
Il consorzio EUROSERVER, infatti, realizzerà i SoC prima attraverso l'utilizzo della tecnologia 2.5D Silicon Interposer, ed in un secondo momento attraverso la completa realizzazione 3D del chip, così da integrare anche le memorie nel medesimo package. Come spiega Julian Chesterfield, di OnApp, “we've hit a brick wall by simply throwing more cores in a box”. Un altro importante scopo del progetto EUROSERVER è quello di massimizzare il rapporto prestazioni-consumi dell'intero sistema: “The second key innovation is 3D silicon integration , where multiple independent bar e silicon die called “chiplets ” are placed on a silicon interposer that either provides only passive connectivity, or in the case of EUROSERVER, is an acti ve interposer that includes the on - chip interconnect and SoC interfaces. This approach improves manufacturing yield, reduces core - to - core and core - to - memory distances, and greatly reduces the cost of application specialization. The third key innovation is fully depleted silicon - on - insulator technology ( FD - SOI ), which brings market leading absolute performance and performance - per - watt”.
Sebbene il consorzio EUROSERVER sia nato per realizzare datacenter e sistemi Cloud dall'elevata efficienza, in questo anno e mezzo di attività lavorativa si sono allargati gli orizzonti di impiego: “Along with datacenter and cloud computing, Euroserver said its approach could also find applications in telecommunications networks and embedded systems. Among the "typical workloads" for the proposed micro-server are web-server hosting, distributed databases like Hadoop, relational databases such as MySQL and network communications”.
I primi SoC dovrebbero iniziare la fase di testing durante la prima metà del 2015, e si vorrebbe mostrare alle aziende di tutti i livelli (piccole, medie e grandi) che esiste un'alternativa molto meno costosa ai classici processori x86, soprattutto ora che ci si aspetta un boom di vendite nel mercato dei Micro Server: “Euroserver estimates there are currently 500,000 datacenters around the world. That number could actually decline as more datacenters are consolidated and collocated. However, data volumes are expected to soar, with estimates reaching as high as an unfathomable 40 zettabyes (1 zettabyte equals 1 trillion gigabytes) by 2020”.
Stice, della società di analisi di mercato IHS, afferma a tal porposito: “With the introduction of ARMv8-A 64-bit processors, the industry is at a point of finally being able to build working systems. However the entire ecosystem for ARM technology, including hardware and software, in the server industry is still in early stages of development”.
Come è accaduto in ambito militare con i progetti Eurofighter e A400M, riuscirà l'Unione Europea a mostrare anche in ambito civile la propria forza economica e tecnologica?
Fonti:
- EUROSERVER Site
- European server project promotes ARM on FDSOI (EETimes Europe)
- Euroserver Project Targets 'Green' Datacenters, x86 (Electronics360)
- EUROSERVER: Energy Efficient Node for European Micro-servers
- The Evolution of the ARM Architecture Towards Big Dataand the Data-Centre
- Scaling Mobile Compute to the Data Center
- Fast, Energy-Efficient Microserver Communication in the EuroServer Project
- HSA Foundation Site