Глава AMD: через 10 лет каждому суперкомпьютеру потребуется своя АЭС, или нужно снижать точность вычислений

В рамках конференции ISSCC 2023 компания AMD обсудила будущее сферы компьютерных вычислений на ближайшее десятилетие. Глава компании Лиза Су (Lisa Su) была основным докладчиком на мероприятии. Она рассказала, как AMD наращивает производительность своих продуктов в сферах суперкомпьютеров и серверов, а также о том, как продолжит это делать в будущем, одновременно повышая энергоэффективность.

Источник изображений: AMD

На приведённом ниже слайде показано, как компания AMD каждые 2,4 года начиная с 2009 года удваивает производительность своих основных серверных продуктов. К сожалению, о перспективах развития этого направления Лиза Су ничего не сообщила и даже не намекнула в рамках ISSCC.

Двукратный рост графической производительности продуктов AMD отмечается каждые 2,2 года с 2006 года, что показано на изображении ниже. Сохранять эту тенденцию компания планирует как минимум до 2025 года.

Наиболее успешным с точки зрения прогресса с течением времени является рост производительности суперкомпьютеров на базе решений AMD. Диаграмма ниже показывает, что с конца 90-х годов продукты компании для данного сегмента удваивают свою производительность каждые 1,2 года.

Создание суперкомпьютеров с производительностью зетта-уровня ожидаются к 2035 году. Одновременно с этим глава AMD посетовала на то, что вместе с эффективным ростом производительности не так эффективно повышается показатель энергоэффективности процессоров. Например, если энергоэффективность останется на теперешнем уровне, то для питания дата-центра зеттафлопсного уровня понадобится 500 МВт — целая атомная электростанция.

Лиза Су обозначила несколько важных аспектов, которые должны помочь компании преодолеть указанные трудности: новые более энергоэффективные архитектуры чипов, изменения подхода к упаковке чипов и снижение точности вычислений.

По мнению главы AMD, развитие продвинутых технологий трёхмерной сборки чипов, когда одни элементы процессора устанавливаются поверх других, станут одним из ключевых факторов, необходимых для повышения энергоэффективности и производительности. Одним из недавних примеров может служить технология кеш-памяти 3D V-Cache, которая подразумевает размещение дополнительного кристалла кеш-памяти поверх кристалла с вычислительными ядрами процессора. AMD будет развивать это направление дальше.

Более тесная интеграция вычислительных блоков процессоров и памяти приведёт к повышению пропускной способности и одновременному снижению энергопотребления системы. Подсистема памяти процессоров не просто вырастет в объёмах, но и станет «умной» благодаря переносу части вычислений на уровень DRAM.

Другим важным аспектом для повышения энергоэффективности и одновременного повышения производительности является совершенствование интерконнекта между чиплетами процессора и кристалла операций ввода-вывода. В частности, здесь рассматривается тесная интеграция оптических технологий в кристаллы процессора. Таким образом можно создать «систему в упаковке» (System-in-Package), когда фактически целый компьютер умещается на одной плате.

Еще один способ энергосбережения, о котором говорила Су, это вычисления в конкретных областях, которые она описывает как использование «правильной математики для правильных операций». Поскольку 8-битные операции с плавающей запятой примерно в 30 раз более энергоэффективны, чем 64-битные, производители GPU и других ускорителей ИИ ищут способы использовать такие операции с более низкой точностью везде, где это возможно. Архитектура, специфичная для конкретного направления вычислений, обеспечила около 40 % повышения производительности и эффективности у ускорителей AMD Instinct MI250X.

В рамках доклада Лиза Су также отметила, что компания в течение последних десятилетий значительно повысила производительность процессоров в задачах, связанных с ИИ. По мнению главы AMD, для решения вопросов энергоэффективности будущих продуктов также потребуется дальнейшая оптимизация аппаратной и программной части на основе ИИ.