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Big-Island-GPU in 7 nm: China holt in der Chipentwicklung auf

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iluvatarBereits häufiger haben wir über die aktuell schnell voranschreitende Entwicklung in Chinas Halbleiterbranche berichtet. Wenngleich man bei der Fertigung noch einige Jahre benötigen wird, um mit der Konkurrenz aufzuschließen, scheint es in der Entwicklung der Designs deutlich schneller zu gehen.

Wie die Kollegen von Golem (via Toms Hardware) nun berichten, hat das chinesische Unternehmen Tianshu Zhixin alias Iluvatar eine GPGPU (General Purpose GPU) entwickelt und auch schon fertigen lassen, die es fast mit den Chips von AMD und NVIDIA aufnehmen kann. Die GPU auf einer jeden Grafikkarte kann als GPGPU bezeichnet werden. Die Micro-Architektur ist der Lage bestimmte Berechnungen vorzunehmen. Für Spiele und 3D-Anwendungen sind dies FP32- und INT32-Berechnungen. Diese haben eine Genauigkeit von 32 Bit, lassen sich aber auch in 16 Bit, 8 Bit und geringere Genauigkeiten aufbrechen bzw. auf 64 Bit aufblähen. Je nach Auslegung der Pipeline und des Front und Backends sind solche nicht nativen Rechenschritte aber nicht mehr sonderlich effektiv.

Entsprechend hat sich in der Entwicklung der GPU-Beschleuniger ein gewisser Trend entwickelt, der gesonderte Designs für Gaming- und HPC/AI-Produkte vorsieht. So verwendet NVIDIA eine Anpassung der Ampere-Architektur für die GA100-Beschleuniger. AMD hat mit der RDNA- und CDNA-Architektur (Radeon Instinct MI100) ebenfalls zwei getrennte Pfade mit spezieller Auslegung. Schlussendlich sieht auch Intel innerhalb der Xe-Familien unterschiedliche Ausbaustufen und Spezialisierungen vor – Xe-LP, Xe-HP, Xe-HPG, Xe-HPC.

Nun aber zurück zur Big Island getauften GPU aus China: Die Entwicklung soll erst 2018 begonnen haben und im Mai 2020 wurde der Tape-out geschafft. Als Fertigungsgröße werden 7 nm genannt und da zudem von 2.5D CoWoS die Rede ist, kommt eigentlich nur TSMC als Auftragsfertiger in Frage. Offen ist, ob die Fertigung der GPU von den angedrohten Sanktionen und dem Bann betroffen ist, den die USA Unternehmen auferlegt hat, die mit China und Unternehmen in den USA Geschäfte machen. Zuletzt vermeldete TSMC weit weniger Volumen für Kunden aus China gefertigt zu haben.

Big Island soll nativ mit den Datenformaten FP32, FP16, Bfloat16, INT32, INT16 und INT8 umgehen können. Damit deckt man den typischen Bereich einer GPGPU an, verzichtet aber beispielsweise auf die im HPC-Segment wichtigen FP64-Berechnungen. Mit Bfloat16 und INT8 werden die für das Inferencing und Training wichtigen AI-Formate unterstützt. Für FP16-Berechnungen spricht Tianshu Zhixin von einer Rechenleistung von 147 TFLOPS. Die Radeon Instinct MI100 von AMD kommt für FP16 auf 185 TFLOPS, NVIDIAs A100 schafft sogar 312 TFLOPS. Man ist in China also noch nicht ganz auf Augenhöhe, die Entwicklungsschritte sind allerdings beachtlich.

Technische Details nennt Tianshu Zhixin für die Big-Island-GPU nicht. Auf den Renderings des Chips sind vier HBM-Speicherchips neben der zentralen GPU zu erkennen. Zumindest ein 4.096 Bit breites Speicherinterface gilt somit als gesichert. Darüber hinaus wissen wir aktuell aber wenig über die GPU.

Aktuell soll das chinesische Unternehmen seinen Chip validieren, so dass er in Kürze in den verschiedenen Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen kann. China versucht sich aktuell in zahlreichen Bereichen der Halbleitermarktes vom Ausland unabhängig zu machen. Neben den Branchengrößen wie Huawei geschieht dies auch durch zahllose weitere Projekte. Hinsichtlich der CPU-Entwicklung zeigte unser Test des Zhaoxin KX-U6780A, dass die Entwicklungsschritte durchaus groß sind, es aber noch immer viel zu tun gibt.