STMicroelectronics aumenta la velocidad del diseño de chips gracias a las CPU AMD EPYC™

STMicroelectronics aumenta la velocidad del diseño de chips y mejora la sustentabilidad gracias a los procesadores AMD EPYC™

El diseño y la fabricación de chips de computadora se hacen más demandantes con cada generación. A medida que los tamaños de los transistores se reducen, la complejidad aumenta de forma exponencial.

Esto crea una necesidad inagotable por obtener un mayor rendimiento computacional para los flujos de trabajo de producción. STMicroelectronics, la empresa de semiconductores más grande de Europa, libra una batalla constante para mantener el ritmo de sus centros de datos a la altura de las demandas de sus procesos de diseño. Los procesadores AMD EPYC™ permiten a la empresa cumplir con sus tres criterios (rendimiento, precio y consumo energético), lo que proporciona una entrega mucho más rápida del diseño de chips a sus clientes y, al mismo tiempo, cumple con los objetivos de sustentabilidad.

Desafíos de rendimiento de I+D y uso energético

“Queremos reducir nuestro consumo energético en 150 gigawatt-hora por año y lograr la neutralidad en nuestras emisiones de carbono para el 2027”, declara Olivier Joubert, arquitecto sénior de Infraestructura de DTIT en STMicroelectronics. “Es un gran desafío para la empresa. En los últimos años, tuvimos un crecimiento que se mide en dos dígitos y ahora incorporamos fábricas nuevas, centros de datos y una mayor capacidad, por lo que es muy importante que elijamos la tecnología de servidores para centros de datos adecuada”.

Debido a que STMicroelectronics diseña y fabrica semiconductores, necesita computación de centro de datos en tres áreas principales. Cada fábrica tiene al menos dos centros de datos, mientras que la infraestructura de TI empresarial general está centralizada tanto en centros de datos locales como en la nube. Sin embargo, su mayor requisito proviene de sus centros de datos de investigación y desarrollo. “Cuando disminuimos el tamaño de nuestros transistores semiconductores a la mitad, la densidad aumenta y es necesario contar con el cuádruple de almacenamiento y procesamiento de datos”, explica Joubert. 

La mayor capacidad de datos para I+D de STMicroelectronics se encuentra en Francia. Los centros de datos en Italia e India proporcionan el resto de la capacidad de procesamiento. Mejorar la capacidad computacional del centro de datos de I+D tiene un impacto palpable en la capacidad de STMicroelectronics para crear diseños de chips más nuevos y complejos. Sin embargo, esto plantea más desafíos en cuanto a los objetivos ambientales de la empresa. “La sustentabilidad es parte integral STMicroelectronics”, expresa Joubert. “Llevamos 36 años en el mercado y hemos publicado informes de sustentabilidad durante 25 de ellos. Nos esforzamos por consumir menos”.

Estos desafíos significan que STMicroelectronics está evaluando constantemente nuevas tecnologías de servidores a medida que se lanzan. “Comenzamos con lo más importante para nosotros en un servidor, que es la CPU”, comenta Joubert. “Realizamos evaluaciones comparativas de todas las CPU durante los últimos 10 años. Siempre necesitamos el procesador más rápido con la mayor cantidad de núcleos. Por un tiempo, no hubo competencia. Sin embargo, cuando AMD lanzó el procesador EPYC en el 2017, las alternativas volvieron a aparecer. Cuando un procesador obtiene buenos resultados en las evaluaciones comparativas de SPEC CPU, lo agregamos a una lista de seleccionados para someterlo a nuestras propias pruebas”. Una vez que se lanzó el procesador AMD EPYC de 2.ª generación, STMicroelectronics decidió realizar una evaluación comparativa. Las cifras de rendimiento superaron con creces las expectativas de la empresa.

Mejor rendimiento, costo y ahorro de energía

“Nos impresionó mucho el resultado de la evaluación comparativa”, afirma Joubert. “Pero tuvimos que esperar a que el procesador AMD EPYC de 3.ª generación permitiera la compatibilidad con nuestro sistema operativo y nuestra pila de aplicaciones”. STMicroelectronics ya había comenzado a utilizar los procesadores AMD EPYC a través de Microsoft Azure Cloud; cuando es necesario, la empresa vuelca sus cargas de trabajo de I+D en gran medida en ese servicio. “Trabajamos estrechamente con Microsoft para garantizar que utilicen la misma CPU que la que usamos nosotros en nuestro centro de datos”. 

HPE proporcionó servidores y CPU para que STMicroelectronics los probara en su propio centro de datos. “La evaluación comparativa que usamos para I+D son EDA (Electronic Design Automation, Automatización del diseño electrónico) y CAD (Computer-Aided Design, diseño asistido por computadora)”, explica Joubert. “Con los procesadores AMD EPYC de 2.ª generación, logramos un 6 % más de rendimiento que con cualquier otra CPU del mercado. Con los procesadores AMD EPYC de 3.ª generación, esa cifra aumentó a un 12 %. Obtuvimos un 25 % mejor valor por núcleo en las CPU de un solo socket y un 30 % en las de dos sockets. También incluimos pruebas de ahorro de energía. Los AMD EPYC de 3.ª generación redujeron el consumo por núcleo en un 30 %. Esta fue la primera vez que cumplimos con los tres criterios (rendimiento, precio y eficiencia), por lo que comenzamos a comprar muchas CPU AMD EPYC de 3.ª generación”.

Planificación confiable para los AMD EPYC de 4.ª generación

STMicroelectronics comenzó a implementar los procesadores AMD EPYC en sus centros de datos de I+D. “Comenzamos con I+D porque esta es la carga de trabajo más exigente”, aclara Joubert. “Un mejor rendimiento significa un plazo de comercialización más rápido. Ahora podemos completar un diseño en mucho menos tiempo. Somos capaces de diseñar un chip más rápido y manejar más diseños en paralelo que antes”.

Esto es particularmente valioso para las industrias en las que los diseños de semiconductores están evolucionando con rapidez, como en redes de comunicaciones o ADAS (Advanced Driver Assistance Systems, Sistema avanzado de asistencia al conductor). STMicroelectronics reemplaza sus servidores de centros de datos de I+D cada 27 meses de forma continua, por lo que aumenta constantemente su flota de AMD EPYC. A finales de mayo, la empresa había implementado 550 servidores HPE de un solo socket con CPU AMD EPYC de 64 núcleos de 3.ª generación en su centro de datos y, desde entonces, el total ha superado las 1000 CPU; además, hay miles en uso a través de Microsoft Azure.

La empresa también ha podido cumplir con sus objetivos de sustentabilidad. El aumento del consumo energético de las CPU para servidores con muchos núcleos se compensa con un rendimiento mucho mayor. Las CPU AMD EPYC y los servidores HPE también están calificados para funcionar a temperaturas más altas, lo que permite que el aire acondicionado del centro de datos se use con más moderación. “Logramos una reducción del 33 % en el consumo de electricidad con los procesadores AMD EPYC de 3.ª generación”, declara Joubert. STMicroelectronics también licencia su software de forma oportuna. El mayor rendimiento de los procesadores AMD EPYC significa que se pueden ejecutar más trabajos dentro de ese período, lo que ahorra dinero.

Ahora, STMicroelectronics está probando los procesadores AMD EPYC de 4.ª generación y disfrutan de resultados prometedores. “Podemos obtener al menos un 25 % más de rendimiento que con la generación anterior gracias a las CPU AMD EPYC de 4.ª generación”, expresa Joubert. “Es un resultado muy superior al de cualquier competidor disponible en el mercado. En nuestra experiencia, incluso con los procesadores AMD EPYC de 3.ª generación, los competidores necesitan un 50 % más de potencia por núcleo, y las CPU cuestan un 75 % más con un menor rendimiento. Por lo tanto, el AMD EPYC de 4.ª generación tendrá una capacidad aún más avanzada. Hay cuatro elementos que nos gustan de los procesadores AMD EPYC. Primero, la capacidad de AMD de ejecutar la planificación a tiempo. Segundo, la entrega de suministros sin escasez de semiconductores. Tercero, AMD funciona con el ecosistema y es compatible con nuestra pila. Por último, existe una alineación entre los socios preferidos, por lo que HPE y Microsoft Azure tienen la misma tecnología”. Gracias a estas ventajas, STMicroelectronics ahora también está considerando la adición de GPU AMD a su flota de centros de datos. “Nos sentimos increíblemente satisfechos de tener una alternativa a las otras CPU del mercado y de contar con un socio como AMD”.