Kommentar Intel schenkt AMD einen Elfmeter ohne Torwart

CEO Dr. Lisa Su presents AMD's EPYC platform.
CEO Dr. Lisa Su präsentiert AMD's EPYC Plattform.

Dank größter Probleme und mehrjähriger Verschiebung von Intels 10-nm-Prozess hat das schon totgesagte AMD eine einzigartige Chance, dem Chipriesen auch im margenstarken Server-Geschäft erhebliche Marktanteile abzunehmen. Die Frage ist,reichen die Ressourcen,um alle Projekte unterstützen zu können.

Trotz Millarden-Investitionen in am Ende beerdigte Märkte wie das Smartphone-Geschäft, einem wegen einer Sex-Affäre abgelösten CEO und massiven Problemen mit dem 10-nm-Fertigungsprozess verdient Intel nach wie vor prächtig. Vor allen Dingen bei Prozessoren für Rechenzentren gibt es hohe Margen zu verdienen, ein Marktanteil von 90+X Prozent tut sein Übriges, um die Chippreise hochzuhalten.

Der zweite US-x86-Prozessor-Hersteller AMD machte in den letzten Jahren eher durch einen Schrumpfungsprozess von sich Reden, man hielt sich mit margenschwachen SoCs für Konsumerprodukte wie Spielekonsolen und Desktop- und Laptop-Geräten über Wasser. Die Bilanzen lasen sich teilweise wie Dokumente aus dem Gruselkabinett.

Mit seinen Fertigungsproblemen hat Intel AMD allerdings nunmehr einen Elfmeter ohne Torwart geschenkt.

AMD wird bis 2020 10% des gesamten Server-CPU-Marktes mit EPYC Rome 7-nm-Prozessoren einnehmen

Ein Analystenbericht deutet darauf hin, dass der Marktanteil von Intels Server-Prozessor bis Ende 2020 voraussichtlich unter 90 % fallen wird, was bedeutet, dass AMD es schaffen würde, bis dahin mindestens 10 % Marktanteils zu erobern. Der Grund dafür ist, dass für die EPYC-Prozessoren von AMD weiterhin viele Bestellungen von Serveranbietern und Cloud Service Providern eingehen.

Aufgrund des starken Preis-Leistungs-Verhältnisses der EPYC-Serie und des Plans von AMD, die nächste Generation von 7-nm-Rechenzentrumsprozessoren mit dem Codenamen Rom Ende 2019 auf den Markt zu bringen, steigt die Nachfrage nach AMD-basierten Servern.

Cloud-Anbieter wie Amazon investieren kontinuierlich mehr in EPYC-Plattform als in Intel Xeon CPUs. Amazon hat kürzlich neue Amazon EC2 Instanzen mit kundenspezifischen Prozessoren der AMD EPYC 7000 Serie angekündigt. Mit AMD EPYC-CPUs laufen diese M5- und R5-Instanzen mit höherer CPU-Leistung (2,5 GHz SKUs) und verfügen über NVMe-Speichersubsysteme mit niedriger Latenz.

Die AMD-basierten Instanzen bieten zusätzliche Optionen für Kunden und können für viele Workloads, die die Rechenressourcen nicht vollständig ausnutzen, die bessere Lösung darstellen. Durch die Optimierung des Gleichgewichts zwischen Rechenressourcen und Auslastung bieten diese Instanzen 10 % niedrigere Kosten als vergleichbare Instanzen.

Neben Amazon wird auch das japanische Unternehmen NTT Data Rechenzentren mit AMD EPYC-Prozessoren bestücken. Es gibt auch den kommenden Atos BullSequana XH2000 Supercomputer, der insgesamt 3125 AMD EPYC Rome 7nm Prozessoren mit rund 200.000 Cores und 400.0000 CPU-Threads verwenden wird und voraussichtlich bis 2020 fertig sein wird.

In Anbetracht der Traktion, die AMD EPYC-CPUs erhalten, kann man sogar sagen, dass die 10-%-Zahl sehr konservativ ist, da wir bis 2020 mit einem noch höheren Server-Marktanteil für AMD-CPUs rechnen können. Der Marktanteil von AMD lag im vierten Quartal 2018 bei 3,2% und das war ein enormer Zuwachs gegenüber 0,8 % Marktanteil im Jahr 2017 und null vor der Veröffentlichung von EPYC.

Es wurde von Analysten erwartet, dass AMD in 2019 rund 5 % Marktanteil mit EPYC Rom erobern würde, aber es sieht so aus, als würden sie angesichts der Popularität ihrer EPYC-Produktreihe nun noch mehr bekommen. Einer der Hauptgründe ist das sehr wettbewerbsfähige Preis-Leistungs-Verhältnis. AMDs aktuelle Reihe von EPYC-CPUs ist in jeder einzelnen Ausführung sehr wettbewerbsfähig und bietet eine bessere Leistung und Effizienz als die konkurrierende Intel Xeon-Produktreihe.

Das 10-nm-Fertigungsdeasaster

Dass es überhaupt soweit kommen konnte, hängt damit zusammen, dass Intel seinen historischen mindestens 2-Jahres-Vorsprung in der Chipfertigung gegenüber allen Foundries verloren hat. Stattdessen sind Samsung und TSMC bereits seit 2018 mit 7 nm in Massenfertigung, während Intel weiter mit 10 nm kämpft. Alle Zahlen sind natürlich rein marketingbasiert, von den tatsächlichen Geometrien sind die 7-nm-Prozesse der Foundries mit Intels 10-nm-Prozess vergleichbar.

Intel hat auf dem alljährlichen Investor Meeting das Scheitern eingestanden. "Es ist kein Geheimnis, dass wir mit 10 nm gestolpert sind", sagte Murthy Renduchintala, Chief Engineering Officer bei Intel in Santa Clara. Nun aber sollen die Probleme endgültig gelöst und die Serienproduktion der Chips mit der nunmehr zweiten Generation des Prozesses gestartet sein, die Frage ist natürlich, mit welcher Chipausbeute. Ab Juni 2019 will Intel die Ice Lake U für Ultrabooks an Partner liefern. Es folgt ein dritter 10-nm-Node, dann wird auf 7 nm mit EUV gewechselt, 2021 sollen erste Grafikchips für Server und Supercomputer erscheinen.

Ursprünglich hatte Intel den 10-nm-Prozess P1274 bereits 2013 angekündigt, die Massenfertigung war für 2016 geplant. Das Problem war, dass Intel zuviel auf einmal wollte. Als erstes verzichtete man anders als TSMC und Samsung komplett auf EUV, einige Schichten müssen vierfach belichtet werden (Quadruple-Patterning). Dazu kamen neue Technologien wie Contact over Active Gate (COAG) und Single Dummy Gates für die Transistoren und last but not least wechselte man auch noch z.T. Materialien, so sollten diverse Metall-Schichten mit Kobalt statt Wolfram oder Kupfer versehen werden.

Dieser ambitionierte Plan scheiterte. Normalerweise wird beim Anlauf eines neuen Prozesses eine Chipausbeute von 50-60 % angenommen, bei Intel sollen es laut meinen Quellen 5-10 % gewesen sein.

In der Folge musste Intel seinen 14-nm-Prozess P1272 als 14+ nm und 14++ nm ständig weiter optimieren: Mit Broadwell, Skylake, Kaby Lake, Kaby Lake Refresh und Whiskey Lake gibt es mittlerweile fünf Ausprägungen.

Um seine Kunden mit signifikantem Zuwachs der Rechenleistung beglücken zu können, mussten daher die Mikroarchitektur und Taktfrequenz herhalten. Diese Anstrengungen waren allerdings vergleichsweise erfolgreich, über 20 Prozent als Leistungsplus bei gleicher TDP sind nicht von schlechten Eltern. Man muss allerdings auch feststellen, dass einerseits Arm mit seinen alljährlichen Cortex-A-Updates ähnlichen Zuwachs erreicht und Intel’s Taktfrequenz-Erhöhung auf Kosten der Chipfläche geht: So weist 14++ anders als 14 und 14+ einen Transistor Gate Pitch von 84 nm statt 70 nm auf, um höhere Taktraten von bis zu 5 GHz erzielen zu können.

Für die zweite Version von 10 nm, sie wird als 10+ nm bezeichnet, nahm Intel einige Änderungen vor. Details nannte der Hersteller auf dem Investor Meeting nicht, unbestätigte Berichte gehen davon aus, dass einige Pitches entspannter ausfielen und COAG gestrichen worden sei.

Licht am Ende des Tunnels

Es gibt jedoch auch gute Nachrichten aus Santa Clara: Intel zufolge ist die Serienfertigung von Ice Lake U gestartet, ab Juni 2019 sollen Partner für Ultrabooks beliefert werden. ICL-U nutzt vier CPU-Cores mit der neuen Sunny-Cove-Mikroarchitektur samt LPDDR4-Unterstützung und die ebenfalls neue Gen11-Technik für die integrierte Grafikeinheit. Die P1276 genannte 10-nm-Generation soll als 10 nm, als 10+ nm und als 10++ nm bis 2021 eingesetzt werden. Im ersten Halbjahr 2020 sollen endlich die Server-CPUs (Ice Lake SP) erscheinen.

Ebenfalls 2021 will Intel erste in einem 7-nm-Prozess (intern P1278) gefertigte Produkte bringen – dann mit EUV. Dabei fließt die Erfahrung von 14 nm und 10 nm ein, zudem wurden die Design-Rules stark gelockert, um die Entwicklung zu vereinfachen. Auf 7 nm soll 7+ nm und 7++ nm folgen, die Roadmap für diesen Node reicht bis 2023.

Intel hat in Santa Clara auch Zahlen zu Ice Lake und Tiger Lake bekanntgegeben: ICL-U soll bei 15 Watt im 3DMark 11 die doppelte Grafikleistung eines Whiskey Lake (WHL-U) erreichen, TGL-U sogar die Vierfache. Allerdings nennt eine Folie statt 15 W für Tiger Lake auch 25 W TDP, was angesichts der vierfachen Rechenleistung wohl realistisch erscheint.

AMDs Herausforderung

Derzeit gibt es nach meinen Informationen mehr Projektanfragen, als AMD personell unterstützen kann. Man macht aber offenbar nicht den Fehler, wie verrückt Verträge zu unterschreiben, deren Design-Ins man in Folge nicht supporten kann, was gut ist. Im Silicon Valley wird berichtet, dass AMD „wie verrückt“ entsprechende Mitarbeiter einstellt, letztendlich ist jedoch die Anzahl freier Spezialisten mit den geforderten Qualifikationen übersichtlich.

So wird das mögliche Wachstum der Firma in Intels Wohnzimmer letztendlich davon abhängen, wie viele neue Mitarbeiter man in welchen Zeiträumen einstellen und entsprechende Projekte unterstützen kann. Aber besser so, als im Jahr 2012, als man sich nach horrenden Verlusten von 15 % der Mitarbeiter getrennt hat, 50 % der Geländes der Firmenzentrale in Santa Clara verkaufte und in der Folge weitere Restrukturierungsmaßnahmen umgesetzt hat.

Bilder: 3

AMDs EPYC vs. Intel Xeon

How is AMDs EPYC series performing vs. Intels Xeon lineup?