CPU de mainframe IBM z14 para utilizar el diseño FinFET SOI de 14 nm

Cuando GlobalFoundries compró el negocio de semiconductores de IBM hace dos años, firmó una serie de acuerdos para continuar fabricando hardware de IBM y proporcionar instalaciones que cumplieran con los requisitos de fabricación de IBM. Esta semana, la compañía anunció que desplegaría un nuevo proceso FinFET de 14nm para construir los procesadores de mainframe z14 de IBM, y también usará SOI (silicio sobre aislante).

Los mainframes z de IBM son bastante diferentes de las otras arquitecturas de CPU que hemos discutido sobre ET a lo largo de los años. Estos sistemas están diseñados para ofrecer un tiempo de actividad tan cercano al 100 por ciento como sea capaz de proporcionar la ingeniería humana. Enfatizan la confiabilidad y la redundancia, incluida la capacidad de cambiar al hardware de respaldo mientras el sistema está caliente. Debido a que estos sistemas son comprados por los clientes más importantes, el costo generalmente no es un problema: una CPU z14 (IBM se refiere a esto como un CP) tiene 696 mm cuadrados, con 6.1 mil millones de transistores. Admite hasta 10 núcleos con frecuencia de reloj de 5,2 GHz, con 6 MB de caché L2 por núcleo y 128 MB L3. El chip de control del sistema (SC) que se conecta a los distintos CP y tiene una caché L4 de 672 MB. Sí, esto significa que un mainframe z14 tiene más caché que muchos escritorios no hace mucho tiempo.

No está claro si otras empresas utilizarán este proceso en particular. AMD usó SOI durante muchos años, desde el debut inicial de K8 en 2003 hasta Piledriver y sus APU asociadas en 2012 - 2013. Más tarde, la compañía se trasladó a silicio a granel de 28 nm para su hardware y desde entonces ha declarado que no utilizará silicio personalizado en el futuro. Esto no significa que la empresa no tenga acceso alguno a ajustes que mejoren el rendimiento o la velocidad del reloj, pero no pagará a GF para construir una línea de proceso específica según sus propias especificaciones.

También existen diferencias fundamentales en el costo de las obleas. Las obleas SOI son más caras que el silicio a granel, y aunque PD-SOI tiene algunos beneficios para ciertos diseños de transistores, ningún proveedor principal lo ha adoptado para su uso en los mercados x86 o ARM. Un beneficio de usar SOI es un menor consumo de energía y, en consecuencia, velocidades de reloj más altas, que es una de las razones por las que IBM puede alcanzar los 5GHz +.

El otro beneficio es más sencillo: debido a que los CP de IBM están todos refrigerados por agua, la empresa puede aprovechar una refrigeración superior para implementar procesadores con un consumo de energía mucho mayor que los núcleos equivalentes de AMD o Intel. No pudimos encontrar TDP exactos para mainframes de clase z, pero algunas de las CPU POWER de IBM tienen TDP de 250W o más. Eso le da a IBM más presupuesto térmico para jugar y explica algunas de las diferencias de velocidad del reloj.