KI und 5G als Motivatoren
Der Grund für eine Übernahme von Xilinx durch AMD
Angeblich will x86-Prozessorhersteller AMD den FPGA-SoC-Hersteller Xilinx für 30 Mrd. Dollar übernehmen. Der Grund ist, dass Xilinx große Investitionen in Beschleuniger- und SmartNIC-Produkte für Rechenzentren und 5G-Implementierungen getätigt hat und AMD damit Marktanteile von Intel gewinnen kann.
Das Wall Street Journal berichtete erstmals über die Übernahmegespräche zwischen AMD und Xilinx, wobei entsprechende Gerüchte schon vor rund 2 Jahren am Rand einer Chip-Konferenz in den USA zu hören waren.
Xilinx Produkte zielten traditionell auf verschiedene Märkte wie Telekommunikation und Automotive, seit 2 Jahren gibt es jedoch eine klare Strategie „Data Center First“, um sich ein größeres Stück vom lukrativen Rechenzentrumsmarkt abzuschneiden, welcher derzeit immer noch von Intel dominiert wird.
Auf Xilix Entwicklerkonferenz 2018 in San Jose wurden eine Reihe von Alveo-Beschleunigerkarten vorgestellt, um Anwendungen von der Datenspeicherung und Datenanalyse bis hin zu maschinellem Lernen und Video-Streaming unterstützen zu können.
Neben dem Rechenzentrum ist die Telekommunikation und 5G ein weiterer strategischer Bereich für Xilinx. Im September 2020 kündigte man ein neues Produkt mit der Bezeichnung T1 Telco Accelerator Card für verteilte O-RAN-Einheiten und virtuelle Basisbandeinheiten in 5G-Netzen an. Die Abkürzung „O-RAN“ (Open Radio Access Network) steht für das Konzept eines offenen Funkzugangsnetzes (RAN) mit interoperablen und standardisierten RAN-Elementen, einschließlich eines einheitlichen Vernetzungsstandards für Hardware ohne eigene Software („White-Box“), sowie offenen Quellsoftware-Elementen von unterschiedlichen Anbietern. Die O-RAN-Architektur kombiniert die Softwaremodule einer Basisstation mit handelsüblicher Hardware, sodass die Basisband-Einheit (BBU) und Funkkomponenten (RRU) mehrerer Zulieferer reibungslos miteinander kommunizieren.
Als Dr. Lisa Su im Jahr 2014 den x86-Prozessorhersteller AMD übernahm, stand das Unternehmen kurz vor der Pleite – Massenentlassungen und nicht konkurrenzfähige Produkte im Vergleich zu dem damals auch noch über seine Fertigung überlegenen Chipriesen Intel ließen nichts Gutes erahnen, der Marktanteil im Rechenzentrumsbereich lag für AMD unterhalb von 5 %. Durch seine neuen Zen-CPUs und die darauf basierenden EPYC-Server-Prozessoren verbunden mit Intels aktuellen Fertigungsproblemen konnte AMD mittlerweile einen zweistelligen Prozentsatz Marktanteil im Rechenzentrum gewinnen, die Marktkapitalisierung beläuft sich derzeit auf rund 100 Mrd. Dollar. Der Aktienkurs von AMD ist alline 2020 um 90 % gestiegen - Corona und der damit einhergehenden Virtualisierung mit Skype, Zoom & Co. sei Dank. Xilinx Börsenwert beträgt aktuell 26 Mrd. Dollar, mehr war u.a. dank des Handelskriegs zwischen den USA und China und dem Wegbrechen des größten Kunden Huawei nicht möglich.
Wenn AMD Xilinx übernehmen würde, hätte man endlich die Produkte, um mit Intels Programmable Solutions Group zu konkurrieren, in der die eigenen FPGA-Produkte und Beschleunigerkarten des Chipriesen angesiedelt sind, die durch die Übernahme von Altera im Jahr 2015 ins Haus kamen. Xilinx hat seine Alveo-Karten auch als konkurrenzfähig gegenüber den GPUs von Nvidia für Rechenzentren positioniert, dort, wo AMD mit seinen GPUs gegen Nvidia derzeit ganz klar den kürzeren zieht.
Was offenbar nur wenige Marktbeobachter wissen – jedenfalls konnte ich es bisher auf keiner deutschen Wirtschaftsseite finden - Xilinx war bereits in den letzten Jahren ein strategischer Technologiepartner von AMD im Rechenzentrum. Als AMD die zweite Generation von EPYC-Prozessoren auf den Markt brachte, war man damit das erste Unternehmen, das CPUs mit PCIe 4.0-Konnektivität auf den Markt brachte, wodurch die PCIe 4.0-kompatiblen Alveo-Beschleunigerkarten von Xilinx endlich ihren höheren Datendurchsatz auch in der Praxis nutzen können.
Man entwickelte gemeinsam eine Xilinx Deep Learning-Lösung, die auf einem EPYC-basierten Server optimiert wurde. AMD schätzt die FPGA-Produkte von Xilinx so ein, dass die eine zehnfache Beschleunigung in einer "breiten Palette von Anwendungen" liefern können mit der Möglichkeit, die FPGAs neu zu konfigurieren, so dass sie "ideal für die wechselnden Arbeitslasten im modernen Rechenzentrum geeignet sind".
Die Inferenzlösung von Xilinx auf der AMD EPYC-Plattform wurde entwickelt, um die Vorteile der direkten PCIe-Verbindungen der EPYC für eine überlegene Inferenzleistung beim maschinellen Lernen aufzuzeigen. Sie verwendet einen BOXX GX8P-Server mit einer 2P EPYC 7551-Konfiguration und acht Xilinx Alveo U250-Karten, die auf Xilinx Ultrascale+ VU13P-Chips basieren.
Um einen breit angelegten Einsatz von Beschleunigungslösungen zu ermöglichen, sind Xilinx PCIe-Entwicklungsboards in der Cloud und an der Edge mit den Frameworks, Bibliotheken, Treibern und Entwicklungstools zugänglich, die zur Unterstützung einer einfachen Anwendungsprogrammierung mit OpenCLTM, C, C++ und RTL über die Xilinx SDAccelTM Entwicklungsumgebung benötigt werden. Die Entwicklungsumgebung besteht aus Unterstützung für die Entwicklung von Host-Anwendungen, Beschleunigerentwicklung, Profiler- und Debug-Tools sowie einer Laufzeitumgebung zur Interaktion mit dem Beschleuniger. Der Deep Learning Stack von Xilinx unterstützt derzeit eine Convolutional Neural Network (CNN) Inferenzmaschine und ist auf dem Xilinx SDAccel Framework aufgebaut.
Von Xilinx entwickelte Lösungen planen die Beschleunigung von Standard-Software-APIs oder Frameworks, die auf x86-basierten Systemen laufen. Die aktuelle Lösung von Xilinx und AMD kann als Katalysator eingesetzt werden, um eine neue Generation heterogener Lösungen zu ermöglichen, die den Anwendern die Möglichkeit bieten, Beschleuniger einfach mit CPU-basierten Lösungen zu mischen und abzustimmen, um den Gesamtdurchsatz zu maximieren und die Latenz zu minimieren. Darüber hinaus können Legacy-Anwendungen, die auf einer x86-Codebasis basieren, auf die CPU plus FPGA-Architektur aufgerüstet werden. Mit einem Soft-Konfigurationsansatz für die Beschleuniger können die Systeme mit neuen Modellversionen und Optimierungen ohne Hardwareänderungen aktualisiert werden.
Mit den Alveo-Beschleunigerkarten hat Xilinx begonnen, auf einem viel höheren Integrationsniveau zu arbeiten - L6-Barebone-Server und darüber hinaus - als es zuvor der Fall war. Vor seinen Alveo-Karten hatte sich Xilinx stärker auf die Integrationsstufen L1 bis L6 konzentriert und die Basis-FPGA-Technologie bereitgestellt, die die Kartenhersteller dann in ihre Produkte integriert haben.
Nvidia kündigte eine neue Art von Prozessor an, welche die SmartNIC-Technologie aus der Übernahme von Mellanox Technologies nutzt. SmartNICs sind im Grunde genommen Netzwerkschnittstellenkarten mit eingebauter Intelligenz, die es ermöglichen, die Verarbeitung des Netzwerkverkehrs von der CPU zu nehmen, und Xilinx ist dank der Übernahme des NIC-Herstellers Solarflare Communications im Jahr 2019 ebenfalls auf diesem Markt vertreten. Wenn AMD also Xilinx übernehmen würde, würde dies dem Chiphersteller eine weitere Möglichkeit geben, mit Nvidia zu konkurrieren, dessen GPUs für Rechenzentren derzeit die von AMD bei weitem technologisch und vom Markterfolg übertreffen. Das aktuelle SmartNIC-Angebot von Xilinx ist Teil der Alveo-Kartenpalette, die Alveo U25 soll "ultrahohen Durchsatz und geringe Latenz" und die Möglichkeit bieten, Cloud-basierte Anwendungen um bis zu 400 Prozent zu beschleunigen.
AMD hat wie bereits oben erwähnt im Rechenzentrum größere Fortschritte gemacht, zuletzt mit seinen EPYC-Prozessoren der zweiten Generation, mit denen man einen zweistelligen Anteil am x86-Servermarkt gegen Intel gewinnen konnte. AMD plant auch neue GPUs für Rechenzentren, die auf einer neuen CDNA-Architektur basieren.
Kürzlich hat AMD seine neue Zen 3-CPU-Architektur vorgestellt, welche die EPYC- Prozessoren der nächsten Generation mit 19 Prozent mehr Instruktionen pro Taktzyklus als Zen 2-CPUs, höheren Boost-Frequenzen sowie einem neu gestalteten Core-Layout und einer Cache-Topologie ausstatten wird, die den Cores einen zweimal schnelleren Zugriff auf einen größeren Cache ermöglicht. Zen 3 soll dann auch die beste Single-Threaded-Leistung und Spieleleistung am Markt bieten.
Fazit
Ein Kauf von Xilinx durch AMD würde eine perfekte Win-Win-Situation bedeuten, da sich beide aktuellen Strategien und Technologien sehr gut ergänzen würden. Im Rechenzentrum würde man seinen Kunden überlegenen x86-CPUs kombiniert mit marktführenden Beschleuniger-Chips von Xilinx z.B. für KI-Deep-Learning-Anwendungen anbieten können, dazu den Leading-Edge-Software-Stack. Aber auch für Telekommunikations-Anwendungen und 5G bieten sich zahlreiche Synergien.
Eine schlechte Nachricht würde die Übernahme vermutlich (nur) für Embedded-Kunden aus der Industrie bedeuten, welche heute Legacy-FPGAs von Xilinx einsetzen. Dass AMD großes Interesse hätte, in diesen margenschwachen Märkten weitere Entwicklungen voranzutreiben, darf wohl eher bezweifelt werden. Nachdem Altera vom ebenfalls Rechenzentrums-zentrierten Intel gekauft wurde, wären damit die Alternativen am Markt im Low-End-Bereich zukünftig wohl eher limitiert.
