A Intel nos deu uma prévia das CPUs do futuro

A Intel teve um ano difícil, com gente grande da empresa indo embora, desastres de segurança e vendas decrescentes em comparação com o seu concorrente. Isso sem contar que a companhia parece estar um passo atrás concorrência, tecnologicamente falando.

Mas, neste finalzinho de 2018, a Intel apresentou um plano de ação para nos lembrar como e por que a Intel já foi capaz de atropelar as outras companhias. O plano nos dá uma perspectiva do que está por vir.

O plano de ação tem três itens: novas GPUs integradas, nova arquitetura de CPU e uma nova forma de fabricar o próprio chip que deve tornar os processadores tão ágeis quanto os da AMD.

Todos esses itens parecem ser respostas diretas às críticas que a companhia tem enfrentado ultimamente. Suas GPUs integradas simplesmente não se comparam às dos chips AMD ou às das placas de vídeo mais básicas da Nvidia.

A Intel vem se aprimorando, mas sua própria GPU básica dedicada não deve sair antes de 2020. Enquanto isso, a Intel teve dificuldades para conseguir que seus primeiros processadores de 10nm, de codinome Ice Lake e baseados em sua arquitetura Skylake, fossem para o mercado. A companhia teve que adiar repetidamente o lançamento dos chips, deixando os investidores e consumidores desconfiados quanto ao futuro da empresa.

A Intel precisa enfrentar todas essas questões e, em uma série de anúncios de hoje, parece que já o fez.

No início deste ano, a AMD colaborou em um chip que integrava uma GPU AMD com uma CPU Intel. Essa notícia acabou tendo repercussões hoje. Foto: Alex Cranz (Gizmodo)

Melhores GPUs integradas

O primeiro item trata da melhoria das placas de vídeo integradas. Sabemos que a Intel vem investindo fortemente para competir com a AMD e Nvidia no mercado de GPUs, e suas novas placas integradas Gen11 não serão o suficiente para ultrapassá-los, mas ainda assim será um ótimo passo nessa direção. As CPUs atuais da Intel com placa gráfica integrada são baseadas no Gen9, que usa 24 unidades de execução aprimoradas. O Gen11 faz esse número saltar para 64 e a Intel afirma que irá duplicar o desempenho em comparação com o Gen9. As novas placas integradas aparecerão em CPUs de 10nm que serão lançadas no ano que vem.

Microarquitetura Sunny Cove

O segundo item é uma nova microarquitetura que irá substituir a Skylake – presente na maioria dos servidores, laptops e desktops. A Intel chama a nova microarquitetura de Sunny Cove, e como a Skylake e suas versões subsequentes sempre incluíram “lake” no nome, a Sunny Cove e suas versões provavelmente incluirão a palavra “Cove”.

“Essa é uma das coisas boas em usar nomenclaturas da geografia como codinomes”, disse Ronak Singhal, diretor de arquitetura de computação de CPU da Intel, ao Gizmodo. “Há uma oferta ilimitada de opções”.

A Intel ainda não compartilhou nenhum dado de desempenho, nem mesmo uma previsão de lançamentos para a Sunny Cove, mas garantiu que veremos um produto com a nova microarquitetura em breve – possivelmente já no ano que vem.

Singhal me disse que ao projetar um novo núcleo, a sua equipe focou em duas melhorias. A primeira delas foi o que ele chamou de “desempenho fora da caixa”, ou seja, as melhorias que você terá ao simplesmente substituir a antiga CPU por uma nova. Em outras palavras, eles querem se certificar que o software disponível no momento rode o melhor e mais eficientemente possível na futura CPU.

O segundo tipo de melhoria é um pouco mais crítico para a Sunny Cove. É o que Singhal chama de “algoritmos direcionados” para o conjunto de instruções dos núcleos.

O conjunto de instruções é o facilitador entre o hardware da CPU e o software que está em seu HD ou SSD. A equipe de Singhal tentou melhorar o conjunto de instruções do Sunny Cove em três grandes áreas: criptografia, aprendizado de máquina e inteligência artificial. Isso significa que os codificadores têm potencial para grandes ganhos de desempenho na escrita, teste e execução dos programas, principalmente se comparado com CPUs Skylake ou as da AMD.

Para isso, a Intel também está lançando um novo software chamado One API, projetado para tornar ainda mais simples o ajuste de software para seu hardware.

CPUs verticais

Mas as notícias de Sunny Cove e Gen11 são apenas dois dos itens do que a Intel anunciou hoje. O último item me parece mais animador – e também mais complexo. A Intel descobriu uma maneira de construir CPUs verticalmente. CPUs tradicionais são apenas construídas ao longo de um eixo x-y. São como casas térreas. Você pode juntar um monte de coisas em uma CPU, mas essas coisas só podem ser conectadas se estiverem fisicamente no mesmo nível. Ao conectar coisas verticalmente você acaba com um atraso de resposta muito grande entre os componentes.

Mas a Intel acha que resolveu esse problema. O conceito em si é chamado de empilhamento 3D e já o vimos isso sendo utilizados em memórias, especificamente na memória de alta largura de banda (HBM). A HBM é mais rápida e consome menos energia, além de ocupar menos espaço, pois empilha os componentes necessários para a memória uns sobre os outros.

Um diagrama básico da CPU Foveros. Imagem: Intel

O empilhamento 3D em CPUs também é possível e deve proporcionar ganhos similares, mas até agora não vimos esse tipo de empilhamento 3D – conhecido como logic-on-logic – em dispositivos vendidos para o mercado geral.

A Intel espera mudar isso no final de 2019 usando sua tecnologia de empilhamento 3D, chamada de Foveros. O Foveros será utilizado em uma nova CPU que terá um chip de 10nm sobre um molde de baixa potência.

Ramune Nagisetty, Diretor de Integração de Processos e Produtos da Intel e um dos líderes neste projeto de empilhamento 3D, me contou que “isso basicamente permite um melhor desempenho e mais eficiência energética, bem como um chip menor”.

Há desafios para projetar chips verticalmente. Você não pode deixá-los muito altos, por exemplo. Outro grande desafio está na temperatura. Os componentes de uma CPU tradicional estão todos no mesmo nível para que todos possam ter contato com o dissipador de calor e não esquentarem tanto. Nagisetty enfatiza que uma consideração cuidadosa deve ser feita no projeto desses chips para garantir que os componentes que esquentam mais estejam mais próximos do dissipador de calor.

Ela acrescentou que sua equipe vem trabalhando no conceito de empilhamento 3D há anos. “Não posso dizer há quanto tempo estamos trabalhando nessas tecnologias, mas posso dizer que foi por muito mais tempo do que qualquer coisa relacionada a produção em 10 nanômetros”. Isso significa que esses problemas serão super prejudiciais para quem quiser testar a tecnologia de cara.

Esse avanço pode explicar por que a Intel parece não se preocupar tanto com os atrasos no lançamento dos chips de 10nm. Basicamente, a companhia descobriu uma maneira de fabricar CPUs igual se constroem prédios.

Ainda precisamos ver como essa tecnologia vai funcionar na prática. A Intel planeja lançar uma CPU com o empilhamento 3D já no ano que vem, e embora não tenha esclarecido em que tipo de produto esse chip deve aparecer, a impressão que eu tive foi a de que será em um produto voltado para consumidores – provavelmente um laptop.

Quanto à segurança de todos esses novos chips, várias pessoas na Intel afirmaram que tanto o próximo Ice Lake, quanto as CPUs Sunny Cove terão soluções de hardware para os bugs Spectre e Meltdown, que foram notícia no início de 2018.

O que significa que o ano infernal da Intel deve acabar em breve. Mas não saberemos ao certo até começarmos a ver esses chips em produtos reais. Portanto, fique de olho neles no final de 2019.