Российский серверный процессор Baikal S / Хабр
Прошедшие десятилетия отразились на российской микроэлектронике сразу в двух диаметрально противоположных аспектах. С положительной стороны можно отметить период процветания нулевых годов (фундамент которого было заложен в 90-х) до мирового экономического кризиса 2008-го, и период с 2009 по 2013 годы. Именно тогда на территории России началось первое серьёзное финансирование отрасли: появились новые и получили поддержку уже существующие дизайн-центры, способные разрабатывать (пусть и при помощи государственных субсидий) микропроцессоры мирового уровня. Были предприняты попытки локализации производства на территории страны – купленная производственная линия у STMicroelectronics для «Микрона», организованное предприятие министром связи Леонидом Рейманом Ангстрем-Т со списанным AMD оборудованием – всё это могло быть отличным фундаментом для старта отечественной полупроводниковой промышленности, покрывающим часть потребностей внутреннего рынка.
Однако события 2014-го года и дальнейший спад экономики в совокупности со странной внешней политикой правительства, в связи с чем Россия попала в санкционные списки развитых стран, а также событиями 2022-го года фактически задушили всю отрасль, оставив тысячи инженеров дизайн-центров у разбитого корыта с абсолютным непониманием дальнейшей судьбы их разработок.
«Baikal Electronics» была основана в январе 2012-го года как дочерняя компания «Т-платформы» при участии «Роснано». В августе того же года новоиспечённый дизайн-центр заключил первое соглашение о сотрудничестве с тайваньской полупроводниковой фабрикой TSMC. Почти сразу компания начала разрабатывать микросхему Baikal T1 на лицензируемых ядрах MIPS для различных сетевых устройств, которую вполне легитимно без стыда можно сравнивать с различными импортными девайсами. В феврале 2014-го года «Baikal Electronics» заключили соглашение на использование технологий с английской компанией ARM. В течение последующих 7 лет благодаря грамотному управлению, пониманию вектора развития (в отличие от МЦСТ) и лояльности Минпромторга «Baikal Electronics» представила ещё 2 микросхемы абсолютно разных категорий – Baikal М, о строении кристалла которого мы рассказывали год назад и новейшего серверного процессора Baikal S.
В октябре 2020-го года Минпромторг признал процессор Baikal М микросхемой второго уровня, разработанной на территории РФ. За этим последовал молниеносный взлёт производства этой микросхемы, исчисляемый сотнями тысяч. Год спустя появились первые инженерные образцы Baikal S, судьба которого до сих пор неизвестна в связи с попаданием Baikal Electronics, а также ряда других дизайн-центров в санкционный список США и остановкой производства микросхем на TSMC.
Разумно предположить, что сейчас все российские фаблесс-компании, оказавшиеся отрезанными от контрактного производства на TSMC, рассматривают все варианты спасения, в том числе и заведомо тупиковые, как переезд на «Микрон», потому что сейчас нет никаких реальных опций и понимания, что вообще делать, а также надеются, что за период работы над новыми изделиями, на разработку которых требуется от 1,5 до 3 лет, им вернут доступ на TSMC.
В декабре 2021 года Baikal Electronics отправили House of NHTi на вскрытие новые серверные микропроцессоры Baikal S.
В этой статье мы представляем вам первые в мире снимки топологии кристалла российской микросхемы, судьба которой находится в подвешенном состоянии.
Baikal S – микропроцессор, предназначенный для серверов, СХД и суперкомпьютерных систем для бизнеса и государственных органов. Процессор выполнен в 3476-контактном форм-факторе LGA с размерами подложки 75,6 на 58,15 мм.
Процессор изготовлен по технологическим нормам 16 нанометров на полупроводниковой тайваньской фабрике TSMC с вытравленными 18 миллиардами транзисторов на кристалле. TDP Baikal S составляет 120 Ватт. Сняв крышку процессора и убрав термоинтерфейс TIM1 с металлическими филлерами, мы видим огромный кристалл, площадью 602 квадратных мм.
После отделения чипа от подложки нашему взору предстаёт верхний металлический слой, представляющий собой связующее звено между элементами на кристалле и контактными площадками на подложке.
Верхний металлический слойБольше пятидесяти процентов площади слоя занимают контакты для подачи питания по всей площади чипа.
В даташит к Baikal S есть карта LGA-контактов на подложке, по которым можно приблизительно определить расположение функциональных блоков на чипе.
В левой нижней части кристалла красуется логотип компании Baikal Electronics, название и год изготовления процессора.
После травления верхнего слоя мы обнажаем бесстыжую красоту всех элементов в том виде, в каком они были задуманы проектировщиками.
На кристалле Baikal S расположены 12 процессорных кластеров.
Каждый кластер в своей структуре имеет 4 ядра ARM Cortex A75 с тактовой частотой около 2,2 ГГц, а также кэш L3 объёмом 2 Мб. Каждое ядро имеет собственный L2 кэш, объёмом 512 Кб, а также кэш L1 128 Кб (64 Кб кэша команд и 64 Кб кэша данных). Всего процессор располагает 48 ядрами, которые могут работать как в защищённом, так и незащищённом режимах.
Структура одного кластераBaikal Electronics сравнивают свой новый процессор с 20-ядерным 40-поточным Xeon 6230 на частоте 2,1 ГГц в ряде синтетических тестов с однопоточной и мультипоточной нагрузкой, где в последнем Baikal S показывает достаточно хорошие результаты.
Тык
В центре чипа расположен кэш четвёртого уровня (L4), объёмом 32 Мб, включающий в себя Coherent Mesh Network (CMN), обеспечивающий взаимосвязь основных подсистем процессора. Все элементы на кристалле пронизывает системная шина, выделенная коричнево-кирпичным цветом.
Сверху и снизу кристалла расположились шесть каналов памяти. Каждый канал включает в себя контроллер памяти DDR4-3200 и поддерживает работу до 128 Гб физической памяти на канал (или до 768 Гб памяти на сокет).
Модуль управления системой (SCM), расположенный в левой части чипа, выполняет сервисные функции: запускает чип, обеспечивает начальную конфигурацию всех модулей процессора, следит за его состоянием, имеет на борту SPI-контроллер, используемый для стартовой загрузки.
Baikal S имеет 80 линий PCIe Gen4. Архитектурно они воплощены в пять макромодулей, расположенных по краям кристалла, каждый из которых подключён к CMN и поддерживает 16 физических интерфейсных линий через четыре интегрированных с пропускной способностью 16 гигабит в секунду для каждой линии.
Три подсистемы PCIe Gen4 в составе CCIX модулей обеспечивают возможность построения многопроцессорной системы с четырьмя микропроцессорами Baikal S и общим когерентным кэшем L4.
Низкоскоростные интерфейсы, а также часть высокоскоростных usb 2.0 и 1-гигабитный Ethernet предположительно расположены в центральной левой части кристалла (MISC I/O).
Датчики процесса, напряжения и температуры расположены по всей площади микросхемы и обеспечивает оптимизацию производительности системы на кристалле на основе местных условий, с которыми сталкивается чип. С помощью этой информации можно оптимизировать производительность и энергопотребление, а также обнаружить аномалии в производительности чипа, которые могут быть вызваны сбоем системы или нарушением безопасности.
Один из PVT датчиковТеперь взглянем на общую компоновку элементов на кристалле – всё для любителей рассматривать плоды работы десятков инженеров, воплощённых на площади в несколько квадратных сантиметров.
Первая интегральная схема была разработана в 1961 году компанией Fairchild Semiconductor и с тех пор сложность и количество элементов на чипе неуклонно увеличивались.
Сегодня с каждым переходом на новую топологию стоимость разработки микросхемы в человеко-часах растёт на порядки и в какой-то момент одна компания уже не может делать весь дизайн чипа самостоятельно – каждый следующий релиз для неё будет стоить десятилетия. Разделение труда позволило на порядки ускорить процесс проектирования микросхем. Какие-то компании разрабатывают ядра, кто-то разрабатывает периферийные контроллеры, контроллеры памяти и тд. Есть дизайн-центры (такие как Baikal Electronics, Элвис, Ядро). Кто-то может определённые части делать сам, а какие-то части покупать у коллег, таким образом использовать их наработки в своём дизайне. Допустим, разработка одного контроллера памяти будет стоить квалифицированным инженерам 200 человеко-лет. У вас их просто нет, поэтому чтобы ускорить процесс проектирования вы покупаете за определённые деньги готовый дизайн этого контроллера за 100 человеко-лет.
Один из составных элементов на чипе – это процессорные ядра, на которых происходят основные вычисления, но занимаемая ядрами площадь на чипе, например в Baikal М, составляет около 20%, всё остальное это периферия, кэш, графика и тд.
В этой ситуации ключевая компетенция Baikal Electronics это умение понять какой процессор будет востребован, из каких блоков его правильно собрать, и умение собрать его, потому что это тоже задача нетривиальная. На выходе получается, что каждая часть этого процессора сделана людьми, которые знают своё дело лучше всех в мире, в итоге разработав действительно хороший дизайн, который после этого произведён на самой лучшей фабрике.
Поэтому очень смешно слышать перлы неосведомлённых людей про «просто переклеили этикетку» или «да тут любой может из готового как из лего собрать». Готовые процессоры такой сложности не продаются, продаются отдельные его компоненты. И общая картина сильно зависит от того, как ты его соберешь, настроишь и какой код напишешь. Каждый этап работ требует большого числа специалистов в микроэлектронике, которые понимают, как ядра и прочие элементы процессора работают внутри. Понимают, чем дышит современная сфера процессоров.
А не ребята с форумов, которые возомнили себя компетентными в сложности высоких технологий, после того как собрали себе домашний ПК через конфигуратор на сайте ДНС.
По поводу наличия возможных закладок в купленных блоках или внедрения их в процессе производства – это не технический, а исключительно философский вопрос. В закладки можно либо верить, либо не верить, потому что их существование не доказано, никто их никогда не видел. Можно сказать, что «я верю в то, что где-то в поясе астероидов летает маленький фарфоровый чайник Рассела и не верю в закладки». Кто-то другой может верить в закладки и не верить в существование чайника Рассела. Но доказать мы друг другу ни того, ни другого не сможем и это не предмет для конструктивной дискуссии вообще. Теоретически это возможно. Фактически это очень трудно осуществимо технически и несёт в себе такие колоссальные риски для людей, которые будут этим заниматься, что никакой человек в здравом уме этого делать не будет. Это огромные репутационные риски для фабрики, которая производит процессор и это очень сложно сделать технически, потому что процесс создания и внедрения такой закладки очень трудоёмок, требует огромного времени, а у фабрики от момента прихода файлов топологии процессора до момента производства есть около двух недель и за это время прочесть эти файлы и понять что там происходит нереально.
В противном случае вам придётся как минимум колоссально срывать сроки производства, а как максимум – если вы пошли на такой срыв сроков и сделали эту закладку, если вдруг её найдут, то репутация фабрики во всём мире будет мгновенно уничтожена. Ни одной фабрике это не нужно, потому что это риски, которые совершенно несравнимы с потенциальным профитом от такого рода закладок. В капиталистическом мире репутация компаний это огромная ценность и её нужно всеми средствами сохранять, а подобные конструкции с закладками это невообразимый риск, на который ни одна разумная компания не пойдёт.
В современном мире есть два кардинально различающихся подхода. К примеру, Baikal Electronics, Элвис и другие, просто берут ядра процессорной архитектуры хорошо известной в мире, под которую уже есть огромное количество софта, который либо нуждается в минимальных переделках, чтобы функционировать на этих процессорах, либо совсем ни в каких переделках не нуждается, поддерживая из коробки весь спектр софта выбранной экосистемы.
(Байкалы поддерживаются ядрами Линукс из коробки). Либо есть вариант, который использует МЦСТ, обеспечивая совместимость с х86 для того, чтобы можно было не переписывать софт. В случае обеспечения совместимости, у которой другая система команд, относительно того, что у Эльбрусов есть в кремнии, — это затратно, это сильно уменьшает производительность. Если вы готовы мириться с уменьшающейся производительностью – оно будет работать. Если вы не готовы – нужно переписывать весь софт нативно под Эльбрус. Это дорого, но это повышает производительность. Выбор за вами. Поэтому в современном мире так важно либо владеть, либо вписываться в уже существующую экосистему.
Подводя итоги, можно сказать, что: до 24 февраля 2022 года российским дизайн-центрам ничто не мешало завоевать отечественный рынок своими изделиями и впоследствии выйти на мировую арену, к чему Baikal Electronics шла семимильными шагами. Baikal M и Baikal S тому подтверждение. В результате внешней политики российского правительства микроэлектронная отрасль была задушена.
«Микрон», называющий себя полупроводниковой фабрикой №1 в России (на котором не налажено серийное производство по 90 и 65 нм за десятилетие) выпускает только билеты для метро и кое-что не относящееся к гражданскому рынку по устаревшим техпроцессам со штучными тиражами, испытывая постоянные нехватки ресурсов. Вместо налаживания производства сложной микроэлектронной продукции, требующей многосторонней кооперации и многосотмиллиардных инвестиций, руководство страны выбрало иной вектор «развития», который медленно ведёт Россию в пропасть технологической отсталости. Сравнивать российский рынок с китайским (как это сделал Константин Трушкин – заместитель директора по маркетингу АО МЦСТ на круглом столе «Российское ПО и цифровой суверенитет страны» в прошлом году) нецелесообразно по причине абсолютно разных объёмов производства и абсолютной невозможности технологической автаркии России без фатальных последствий для страны.
Фотографии кристалла процессора Байкал М, сделанные Fritzchens Fritz в полном качестве:
Благодарю Locuza за опознание функциональных блоков на чипе.
Благодарю Baikal Electronics за предоставленные микропроцессоры Baikal S.
Российский Baikal-S превзошел заявленные характеристики. Представлены первые результаты полномасштабных испытаний
Для работы проектов iXBT.com нужны файлы cookie и сервисы аналитики. Продолжая посещать сайты проектов вы соглашаетесь с нашей Политикой в отношении файлов cookie
- Профиль
- Блог (7)
- Управление подпиской
В Москве прошла ежегодная итоговая конференция компании «Байкал Электроникс», на которой состоялась презентация отечественного серверного процессора Baikal-S с 48 ядрами ARM Cortex-A75. Он подтвердил все основные и превзошел некоторые из заявленных ранее своих характеристик.
Первая инженерная партия Baikal-S пришла в Россию с контрактной фабрики TSMC еще в октябре 2021 года. Ее тираж тогда составил 50 штук. Ожидается, что в I квартале 2022 года поступит еще 600 процессоров, а уже к концу III кв. производитель намерен выстроить схему поставок данных чипов промышленными партиями.
Процессор выполнен по техпроцессу 16 нм и предназначен для использования в серверах, системах хранения данных (СХД) и суперкомпьютерах. В один сервер можно установить до четырех Baikal-S с 48 ядрами в каждом. Тактовая частота составляет до 2,5 ГГц, а тепловыделение (TDP) – не более 120 Вт при частоте процессора 2 ГГц. Устройство поддерживает до 768 Гб оперативной памяти DDR4-3200, 80 линий PCIe Gen4 и аппаратную виртуализацию. А для обеспечения доверенной загрузки есть отдельное управляющее ядро.
28 октября 2021 года прошел первый запуск отладочной платы с инженерным экземпляром Baikal-S. В настоящее время идет полномасштабное тестирование чипа. Разработчики проверили каналы взаимодействия с оперативной памятью, запустили Linux-подобную операционную систему, которая использует все ядра процессора. На конференции участникам показали его работу в реальном времени.
Важно отметить, что при тестировании таких параметров, как Coremark, Whetstone и 7zip, Baikal-S показал достаточно высокие результаты.
«Baikal-S — по многим параметрам беспрецедентный для нашего рынка процессор, мы впервые можем говорить о том, что он действительно конкурентоспособен по цене/производительности с иностранными аналогами. В 2022 году мы планируем сделать все от нас зависящее для того, чтобы пройти апробацию и начать поставки серийных серверных решений на базе Baikal-S. Кроме того, немало усилий будет направлено на наши новые проекты, такие как Baikal-L и Baikal-S2. Интенсивность инженерных и организационных работ в 2022 году по ним будет только нарастать», — отметил Андрей Евдокимов, генеральный директор «Байкал Электроникс».
Компания также разрабатывает два новых перспективных процессора: Baikal-L и Baikal-S2. Baikal-L (12 нм, архитектура Armv9) специально создается на ядрах Arm Cortex-A710 для современных энергоэффективных ноутбуков и планшетов с большим временем работы от батареи.
Baikal-S2 (6 нм, архитектура Armv9) — серверный процессор для «облачных» вычислений, разрабатывающийся на основе самых современных серверных ядер Arm Neoverse-N2. Работа над ним ведется в сотрудничестве с несколькими крупными российскими ИТ-компаниями, которые хотели бы стать его первыми потребителями.
В рамках ежегодной итоговой конференции «Байкал Электроникс» также были продемонстрированы выпускаемые и перспективные партнерские решения на базе линейки процессоров Baikal. С докладами выступили представители компаний-партнеров: «Аквариуса», 3logic Group, «ICL Техно», iRU и ЗАО «Норси-Транс».
Плоская карта Байкал с названием Роялти-фри векторное изображение
Плоская карта Байкал с названием Роялти-фри векторное изображение- Байкал Векторы
org/ListItem»> лицензионные векторыЛицензияПодробнее
Стандарт Вы можете использовать вектор в личных и коммерческих целях. Расширенный Вы можете использовать вектор на предметах для перепродажи и печати по требованию.Тип лицензии определяет, как вы можете использовать этот образ.
| Станд. | Расшир. | |
|---|---|---|
| Печатный/редакционный | ||
| Графический дизайн | ||
| Веб-дизайн | ||
| Социальные сети | ||
| Редактировать и изменить | ||
| Многопользовательский | ||
| Предметы перепродажи | ||
| Печать по запросу |
Владение Узнать больше
Эксклюзивный Если вы хотите купить исключительно этот вектор, отправьте художнику запрос ниже: Хотите, чтобы это векторное изображение было только у вас? Эксклюзивный выкуп обеспечивает все права этого вектора.
Мы удалим этот вектор из нашей библиотеки, а художник прекратит продажу работ.
Способы покупкиСравнить
Плата за изображение $ 14,99 Кредиты $ 1,00 Подписка 9 долларов0082 0,69Оплатить стандартные лицензии можно тремя способами. Цены составляют $ $.
| Оплата с помощью | Цена изображения |
|---|---|
| Плата за изображение $ 14,99 Одноразовый платеж | |
| Предоплаченные кредиты $ 1 Загружайте изображения по запросу (1 кредит = 1 доллар США). Минимальная покупка 30р. | |
Способы покупкиСравнить
Плата за изображение $ 39,99 Кредиты $ 30,00 Существует два способа оплаты расширенных лицензий.
Цены составляют $ $.
| Оплата с помощью | Цена за изображение |
|---|---|
| Плата за изображение $ 39,99 Оплата разовая, регистрация не требуется. | |
| Предоплаченные кредиты $ 30 Загружайте изображения по запросу (1 кредит = 1 доллар США). | |
Оплата
Плата за изображение $ 399Дополнительные услугиПодробнее
Настроить изображение Доступно только с оплатой за изображение 9 долларов0082 85,00Нравится изображение, но нужно всего лишь несколько модификаций? Пусть наши талантливые художники сделают всю работу за вас!
Мы свяжем вас с дизайнером, который сможет внести изменения и отправить вам изображение в выбранном вами формате.
Примеры
- Изменить текст
- Изменить цвета
- Изменить размер до новых размеров
- Включить логотип или символ
- Добавьте название своей компании или компании
Включенные файлы
Подробности загрузки.
..
- Идентификатор изображения
- 25758058
- Цветовой режим
- RGB
- Художник
- Нейронные сети
Из Байкала с любовью
Денис Санданов, декабрь 2015 г.
Денис Санданов вырос в маленьком поселке в Баргузинской долине, среди богатой мозаики рек, озер, гор, таежных лесов и бескрайних степей у северо-восточного побережья Байкала. Окруженный захватывающими дух пейзажами и биоразнообразием, он с раннего возраста вдохновлялся природой. Будучи студентом университета, Денис стал больше осознавать хрупкость экосистем и необходимость их защиты, и карьера в области охраны природы манила его.
Вскоре его полномочия подверглись испытанию. В 2006 году правительство России и крупная энергетическая компания объявили о планах строительства нефтепровода из Восточной Сибири в Тихий океан. Предлагаемый маршрут проходит прямо через северную часть водораздела озера Байкал, создавая серьезную долгосрочную угрозу для всей экосистемы. Денис и его коллеги активно участвовали в широкой кампании по повышению осведомленности о потенциально непоправимом экологическом ущербе, который это может нанести, что в конечном итоге привело к изменению маршрута трубопровода.
Денис впервые узнал о том, что может предложить Программа лидерства в области охраны природы (CLP), во время серфинга в Интернете. Когда один из его московских друзей впоследствии отправил ему запрос CLP о подаче заявок, они сделали решительный шаг и подали первое международное предложение для своей НПО Эколиги.
Фоном для этого первого исследовательского проекта, финансируемого CLP, был восточный берег красивого озера Байкал.
Объект Всемирного наследия ЮНЕСКО и старейшее и самое глубокое озеро в мире. Озеро Байкал поддерживает выдающееся разнообразие фауны и флоры, многие из которых не встречаются больше нигде на планете. Этот район является популярным туристическим направлением в летние месяцы, но в остальном он малонаселен местными сообществами, чьи традиционные средства к существованию – рыболовство, мелкомасштабное сельское хозяйство и использование лесных ресурсов – тесно связаны с окружающей средой.
В 2007 году российское правительство заявило о своем намерении создать в этом районе так называемую Особую экономическую зону с целью максимального развития туризма вокруг озера Байкал. Денис и его команда получили поддержку CLP — в виде премии Future Conservationist Award — для проведения исследования, посвященного редким и эндемичным популяциям растений, на которые такая инициатива может негативно повлиять. В результате результатов проекта схема развития была уточнена с учетом хрупких ботанических богатств района, а наиболее значимые участки были выделены под усиленную охрану.
Широкая общественность и, в частности, местные группы населения получили больше информации об их уникальном природном наследии.
Три года спустя власти объявили, что ряд инвесторов готовы начать девелоперскую деятельность в выделенной экономической зоне к востоку от озера Байкал, но, поскольку они ограничены федеральным законодательством, у Дениса и его команды появилась возможность проводить дальнейшие исследования динамики популяций редких видов растений и повышать экологическую осведомленность среди местного населения и туристов, чтобы гарантировать, что рекреационная и жизненная деятельность не ставит под угрозу выживание уникальной флоры этого района.
Эта работа стала возможной благодаря награде CLP Follow-up. Долгосрочный мониторинг позволил лучше понять основные угрозы и меры по сохранению, необходимые для их устранения. Всего углубленно изучено 34 популяции редких видов растений. Примечательно, что было выявлено девять новых мест обитания эндемичной флоры, находящейся под угрозой исчезновения.
Все данные проекта были включены в новое издание Красной книги Республики Бурятия, опубликованное в 2013 году, и результаты помогли определить более широкую стратегию сохранения уникальных сообществ редких растений озера Байкал, включая создание ex situ для обеспечения их долгосрочного выживания.
По словам Дениса, награды CLP послужили повышению авторитета его команды в глазах других потенциальных доноров и помогли обеспечить дополнительное финансирование проекта. Он также получил пользу от участия в международном учебном курсе CLP, который позволил им встретиться лицом к лицу с другими профессионалами в области охраны природы со всего мира и предоставил уникальную возможность поделиться опытом и информацией: «Беседа, мозговой штурм, короткие и глубокие дискуссии дали мне много интересных идей, которые помогли мне на профессиональном уровне». Денис до сих пор общается со многими выпускниками CLP: «Я считаю, что организаторская роль CLP — один из [наиболее] эффективных инструментов для создания всемирной сети молодых защитников природы».
Денис не сомневается, что профессиональная и научная подготовка, предоставленная CLP, оказала очень большое влияние на его карьеру: «В результате меня пригласили работать в Комитет по охране редких видов при Министерстве природных ресурсов. В 2011 году министерство наградило меня почетной грамотой за мои исследования и усилия по сохранению. Позже я стал ученым секретарем третьего издания Красной книги Республики Бурятия. Я также был соредактором главы «Редкие сосудистые растения». Участие во встречах на высоком уровне позволило Денису установить контакты с известными ботаниками и принять участие в дискуссиях, которые оказались полезными для его будущих исследований. Он также поддерживал связи с соотечественниками из России, с которыми познакомился во время обучения CLP, и недавно сотрудничал с томской общественной организацией «Стриж» в совместном проекте на южной оконечности озера Байкал.
В настоящее время Денис работает старшим научным сотрудником Сибирского отделения Российской академии наук, где занимается флористикой и геоботаникой.