A STMicroelectronics aumenta a velocidade do projeto de chips com as CPUs dos processadores AMD EPYC™

A STMicroelectronics aumenta a velocidade do projeto de chips e aumenta a sustentabilidade com os processadores AMD EPYC™

O projeto e a fabricação de chips de computador ficam mais intensivos a cada geração. À medida que os tamanhos dos transistores diminuem, a complexidade aumenta exponencialmente.

Isso cria uma necessidade crescente de maior desempenho computacional para fluxos de trabalho de produção. A maior empresa de semicondutores da Europa, a STMicroelectronics, enfrenta uma batalha constante para manter o ritmo dos seus data centers à altura das exigências dos seus processos de projeto. Com os processadores AMD EPYC™, a empresa conseguiu cumprir todos os três critérios (desempenho, preço e consumo de energia), fornecendo entrega de projeto de chips muito mais rápida para seus clientes e mantendo metas de sustentabilidade.

Desafios de desempenho e utilização de energia para P&D

"Queremos diminuir nosso consumo de energia em 150 gigawatts hora por ano e atingir neutralidade de carbono até 2027", diz Olivier Joubert, arquiteto sênior de infraestrutura de DTIT, STMicroelectronics. "À medida que adicionamos novas fábricas e data centers e aumentamos a capacidade, isso se torna um grande desafio para uma empresa com crescimento de dois dígitos nos últimos anos. Por isso, é muito importante escolher a tecnologia de servidor de data center certa."

Como a STMicroelectronics projeta e fabrica semicondutores, ela precisa de computação de data center em três áreas principais. Cada fábrica tem pelo menos dois data centers, enquanto a infraestrutura de TI de negócios costuma ser centralizada em data centers locais e na nuvem. Mas sua maior necessidade vem de seus data centers de pesquisa e desenvolvimento. "Quando reduzimos pela metade o tamanho de nossos transistores semicondutores, a densidade aumentou, e foi preciso quatro vezes mais capacidade de armazenamento e computação de dados", diz Joubert. 

A maior capacidade de dados de P&D da STMicroelectronics está na França. Os data centers na Itália e na Índia fornecem o restante da capacidade de processamento. Melhorar a capacidade computacional do data center de P&D teve um impacto real na capacidade da STMicroelectronics de criar projetos de chips mais recentes e mais complexos. No entanto, isso representa mais desafios para os objetivos ambientais da empresa. "A sustentabilidade está no DNA da STMicroelectronics", diz Joubert. "Estamos no mercado há 36 anos, e há 25 publicamos relatórios de sustentabilidade. Nós nos esforçamos para consumir menos."

Estes desafios significam que a STMicroelectronics está constantemente avaliando novas tecnologias de servidor à medida que elas surgem. "Começamos com a coisa mais importante para nós em um servidor, que é a CPU", diz Joubert. "Fizemos uma avaliação de desempenho de todas as CPUs nos últimos 10 anos. Sempre precisamos do processador mais rápido com mais núcleos. Por um tempo, não houve concorrência. Mas quando a AMD lançou o processador EPYC em 2017, passamos a ter alternativas. Quando um processador tem um bom resultado em avaliações de desempenho de CPU SPEC, nós o colocamos na lista e itens preferidos para submetê-lo aos nossos próprios testes." Quando o processador AMD EPYC de 2ª geração chegou, a STMicroelectronics decidiu fazer uma avaliação de desempenho. Os resultados de desempenho excederam em muito as expectativas da empresa.

Melhor desempenho, custo e eficiência de energia

"Ficamos realmente impressionados com o resultado da avaliação de desempenho", diz Joubert. "No entanto, tivemos que esperar pelo processador AMD EPYC de 3ª geração para possibilitar o suporte ao nosso sistema operacional e nossa pilha de aplicativos." A STMicroelectronics já havia começado a usar processadores AMD EPYC por meio da nuvem do Microsoft Azure, em que a empresa executa suas cargas de trabalho de P&D de forma intensiva, quando necessário. "Trabalhamos em estreita colaboração com a Microsoft para garantir que usem a mesma CPU que usamos em nosso data center. 

A HPE forneceu servidores e CPUs para que a STMicroelectronics testasse em seu próprio data center. "As avaliações de desempenho que estamos executando para P&D são Automação de design eletrônico (EDA) e Design assistido por computador (CAD), diz Joubert. "Com os processadores AMD EPYC de 2ª geração, obtivemos 6% mais desempenho do que qualquer outra CPU no mercado. Com processadores AMD EPYC de 3ª geração, esse número chegou a 12%. Obtivemos um valor por núcleo 25% maior para CPUs de soquete único e 30% para as de soquete duplo. Também realizamos testes de eficiência de energia. O AMD EPYC de 3ª geração reduziu o consumo por núcleo em 30%. Esta foi a primeira vez que cumprimos os três critérios (desempenho, preço e eficiência), então começamos a adquirir muitas CPUs AMD EPYC de 3ª geração."

Roteiro confiável para o AMD EPYC de 4ª geração

A STMicroelectronics passou a implementar processadores AMD EPYC em seus data centers de P&D. "Começamos com P&D porque esta é a carga de trabalho mais exigente", diz Joubert. "Melhor desempenho significa um tempo de lançamento no mercado mais rápido. Agora podemos concluir um projeto em muito menos tempo. Somos capazes de projetar um chip mais rápido e executar mais projetos em paralelo do que antes."

Isso é especialmente valioso para setores em que os projetos de semicondutores estão evoluindo rapidamente, como Sistemas de assistência avançada ao motorista (ADAS) ou redes de comunicações. A STMicroelectronics substitui seus servidores de data center de P&D a cada 27 meses de forma contínua, ou seja, ela está sempre ampliando sua frota do AMD EPYC. Até o final de maio, a empresa implantou 550 servidores HPE de soquete único equipados com CPUs AMD EPYC de 3ª geração e 64 núcleos em seu data center. Desde então, o total excedeu 1 000 CPUs, com milhares de usuários via Microsoft Azure.

A empresa também conseguiu cumprir seus objetivos de sustentabilidade. O aumento do consumo de energia das CPUs de servidor com núcleo denso é compensado por um desempenho muito maior. As CPUs AMD EPYC e os servidores HPE também são classificados para operar em temperaturas mais altas, permitindo que a refrigeração de ar do data center funcione com mais moderação. Alcançamos uma redução de 33% no consumo de eletricidade usando processadores AMD EPYC de 3ª geração", diz Joubert. A STMicroelectronics também licencia seu software com base em um cronograma. Com o desempenho superior dos processadores AMD EPYC, é possível executar mais tarefas dentro desse cronograma, economizando dinheiro.

A STMicroelectronics agora está testando processadores AMD EPYC de 4ª geração, com resultados promissores. "Podemos obter pelo menos 25% mais desempenho do que a geração anterior com as CPUs AMD EPYC de 4ª geração", diz Joubert. "Isso é muito melhor do que qualquer concorrente disponível no mercado. Em nossa experiência, mesmo com processadores AMD EPYC de 3ª geração, a tecnologia dos concorrentes consome 50% mais energia por núcleo, e as CPUs custam 75% mais para entregar um desempenho menor. Logo, o AMD EPYC de 4ª geração vai entregar um resultado ainda melhor. Há quatro coisas que gostamos nos processadores AMD EPYC. Primeiro, a capacidade da AMD de cumprir o cronograma em tempo hábil. Em segundo lugar, fornecimento sem qualquer escassez de semicondutores. Terceiro, a AMD trabalha com o ecossistema, dando suporte à nossa pilha. E, por fim, há um alinhamento entre parceiros preferenciais, como no caso da HPE e do Microsoft Azure, que usam a mesma tecnologia." Incentivada por esses benefícios, a STMicroelectronics agora também está considerando a adição de GPUs AMD à sua frota de data centers. "Estamos muito felizes em ter uma alternativa às outras CPUs no mercado e um parceiro como a AMD."