16-Core-RISC-V-CPU vs. Arm Cortex-A72 Chinesischer Online-Händler Alibaba wird Prozessorhersteller

Alibaba präsentierte eine 16-Core-CPU basierend auf dem RISC-V-ISA
Alibaba präsentierte eine 16-Core-CPU basierend auf dem RISC-V-ISA

Die chinesische Firma Alibaba, bislang als größter Online-Händler nach Amazon bekannt, hat nach dem Kauf von Pingtouge Semi auf dem 2019 Summit in Shanghai mit dem Xuan Tie 910 den bislang schnellsten RISC-V-Prozessor vorgestellt. Die 16 Cores sollen eine Rechenleistung wie ARMs Cortex-A72 liefern.

Der Xuan Tie 910 enthält 16 Out-of-Order-CPU-Cores basierend auf der RISC-V-Architektur und wird in 12 nm gefertigt. Damit soll eine maximale Taktfrequenz von 2,5 GHz erreicht werden. Die IPC eines Cores soll auf dem Niveau eines ARM Cortex-A72 aus dem Jahre 2015 liegen. Es soll eine zweikanalige Speicherschnittstelle zu externem Speicher geben, deren Taktfrequenz allerdings nicht verkündet wurde. Die CPU soll drei Befehlsdekoder beinhalten und acht MikroOPs pro Taktzyklus an das Backend weitergeben.

Pingtouge zufolge soll eine CPU des Xuan Tie 910 im Coremark-Benchmark pro Taktzyklus rund 40 Prozent schneller sein als ein U74-Kern von RISC-V-Pioneer SiFive oder ein SweRV-Core von Western Digital. SiFive taktet den U74MC mit maximal 1,6 GHz bei einer 28-nm-HP-Fertigung bei TSMC.

Die Alibaba-Tochter Pingtouge möchte mit dem Xuan Tie 910 die Bereiche 5G, künstliche Intelligenz, autonomes Fahren und IoT adressieren. Die Pingtouge Semiconductor Co. Ltd. ist der Chipdesigner für den Embedded-Prozessor-IP-Lizenzgeber C-Sky Microsystems, den Alibaba bereits 2017 erworben hat. C-Sky wurde 2001 gegründet und bislang wurden etwa 600 Millionen Chips mit C-Sky Embedded CPUs ausgeliefert, hauptsächlich in China. Alibaba hatte auch Pläne für die Alibaba Damo Academy angekündigt, um Quantencomputer und konventionelle Chip-Technologien zu erforschen und zu entwickeln. Die Akademie plant, in der zweiten Jahreshälfte 2019 einen selbst entwickelten neuronalen Netzwerk-Inferenzchip namens AliNPU für den Einsatz in den Bereichen autonomes Fahren, intelligente Städte und intelligente Logistik auf den Markt zu bringen. Zu den globalen Partnern der Akademie gehören renommierte akademische Institute wie die University of California, Berkeley, die Stanford University, die Nanyang Technological University in Singapur, die Tsinghua University, die Zhejiang University und die Chinese Academy of Sciences.

Tatsächlich kündigte Alibaba auch an, die neue IP an Chiphersteller zu lizenzieren und Teile des zugehörigen Codes auf dem öffentlichen Repository GitHub freizugeben, um die damit verbundene Entwicklung zu fördern.

RISC-V dank Donald Trump?

Der Einsatz der RISC-V-Architektur kommt nicht von ungefähr. China treibt die Bemühungen im Bereich des Chipdesigns schon seit Jahren voran, um sich von westlichen Herstellern unabhängig zu machen. Erst diesen Monat hat die RISC-V Foundation die Instruction Set Architecture (ISA) ratifiziert. Damit steht fest, welche Instruktionen RISC-V-Prozessoren unterstützen müssen, um eine industrieweite Kompatibilität zu gewährleisten. Die zuvor entwickelten CPUs basieren auf Vorabspezifikationen. RISC-V ist lizenzfrei, entsprechend darf Alibaba den Xuan Tie 910 ohne Lizenzgebühren in China vertreiben. Durch das US-Embargo gegen den chinesischen Infrastrukturriesen Huawei, durch welches auch die in den USA entwickelten Cortex-Ax-Prozessoren von Arm betroffen sind, hat China seine Anstregungen nochmals intensiviert.

Seitens der Rechenleistung stellt der Xuan Tie 910 einen Meilenstein für die RISC-V-Architektur dar. Die Chips von RISC-V-Pioneer SiFive kommen auf maximal fünf CPUs, deren IPC deutlich hinter den 64-bit-Cortex-Ax-Cores von Arm zurückbleibt.

Letztendlich muss man jedoch auch feststellen, dass Arm seit 2015 in neueren Generationen der Cortex-Ax-Linie deutliche Fortschritte hinsichtlich IPC und Energieeffizienz gemacht hat. Der 2019 vorgestellte Cortex-A77 ist bereits die vierte Nachfolgegeneration des Cortex-A72 (es folgten Cortex-A73, -A75, -A76 und jetzt -A77) und pro Generation gab es signifikante Verbesserungen über Integer-, Gleitkomma- und Speicheroperationen zu vermelden. Nach unseren Berechnungen (offizielle Zahlen von Arm fehlen) rechnet ein Cortex-A77-Core im Schnitt über diverse Workloads bei identischer Taktfrequenz in seinem 7-nm-Zielprozess bei konservativen Schätzungen mindestens doppelt so schnell wie ein Cortex-A72.