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10 nm für 5G: Intel Diamond Mesa ASIC und Atom P5900 für 5G-Basisstationen

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intel-atom-p5900Neben der Vorstellung des Refresh der Xeon-Prozessoren auf Basis von Cascade Lake hat Intel Neuigkeiten im Bereich der Spezialprozessoren. Als erstes zu nennen ist ein Atom P5900, ein laut Intel in 10 nm gefertigter SoC, der in Basisstationen zum Einsatz kommen soll. Intel visiert hier natürlich den Aufbau kommender 5G-Netze an. Es handelt sich um eine Serie aus vier unterschiedlichen Modellen mit einer unterschiedlichen Anzahl an Kernen.

Vorgänger des Atom P5900 ist die Atom-C3000-Serie von Intel. Die als Denverton entwickelten Prozessoren verwendeten die Goldmont-Kerne und wurden in 14 nm gefertigt. Der oder die Atom P5900 soll(en) 10 nm Prozessoren sein und dürften auf Elkhart Lake (EHL) basieren. Sie verwenden die Tremont-Kernem, zu denen Intel im Herbst des vergangenen Jahres einige Details verraten hat. Intel will die Single-Thread-Performance deutlich gesteigert haben. Außerdem soll das gesamte Design effizienter werden. Dazu tragen neue Instruktionen bei. Die Einschätzungen der Verbesserungen betreffen alle Metriken wie Leistung/mW und Leistung/mm².

Entsprechend positioniert Intel den Atom P5900. Er soll eine um den Faktor 1,8 höhere Integer-Leistung bieten und im Zusammenspiel mit einigen Netzwerkfunktionen noch deutlich größere Zuwächse zu bieten haben. Dies dürfte vor allem für den Einsatz in Basisstationen wichtig sein.

Intel erwartet im Jahre 2021 der führende Hersteller für solche Chips zu sein. Ursprünglich ging man davon aus, dass dies länger dauern könnte. Die Diskussion um den Einsatz von 5G-Hardware aus China dürfte in der Neuausrichtung und dem Bedarf durch die Mobilfunkbetrieber aber sicherlich ebenfalls eine Rolle spielen. Partner in diesem Bereich sollen Ericsson und ZTE sein.

Gegenüberstellung der Atom P5900 Prozessoren
Modell Kerne TaktCacheSpeicherinterface
Atom P5962B 24 2,2 GHz27 MBDual-Channel
DDR4-2933
bis zu 128 GB
Atom P5942B 16 2,2 GHz18 MBDual-Channel
DDR4-2933
bis zu 128 GB
Atom P5931B 12 2,2 GHz13.5 MBDual-Channel
DDR4-2933
bis zu 128 GB
Atom P5921B 8 2,2 GHz9 MBSingle-Channel
DDR4-2933
bis zu 64 GB

Ein Hyperthreading untersützt keiner der neuen Atom-P5900-Prozessoren. Die Anzahl der Kerne reicht von acht bis 24. Dementsprechend ist die Größe des Caches verschieden. Der Takt ist mit 2,2 GHz bei allen identisch. Die schnellsten drei Modelle unterstützen DDR4-2933 im Dual-Channel-Interface. Das kleinste Modell hat nur ein Single-Channel-Interface.

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Diamond Mesa als geheimnisvoller ASIC

Ebenfalls im Rahmen des MWC-Briefings vorgestellt wurde ein Diamond Mesa getaufter ASIC aus der Custom-Sparte von Intel. Er soll ebenfalls in 10 nm gefertigt werden, jedoch hinsichtlich der technischen Daten gibt man sich noch zugeknöpfter, als dies für den Atom P5900 der Fall ist.

Eine wichtige Rolle für Diamond Mesa spielt offenbar der Kauf des Unternehmens eASIC aus der Mitte 2018. Seit 19 Jahren unterstützt das Unternehmen Kunden in der Entwicklung von ASICs und FPGAs. Dabei begleitete man die Kunden von den ersten Ideen bis zur letztendlichen Auslieferung. Diese Expertise soll in Zukunft unter dem Dach von Intel genutzt werden. Diamond Mesa könnte das erste Produkt sein, welches aus dem Zukauf entstanden ist.

Die Fußnoten verraten es: Diamond Mesa ist noch kein Prozessor oder Chip, der in Hardware vorliegt. Die doppelte Rechenleistung und die um 50 % geringere Leistungsaufnahme beruhen auf Simulationen, die man im September 2019 gemacht hat. Vorgänger bzw. Basis der Daten dürften die Agilex-FPGAs sein. Diese liefert man seit Ende 2019 aus. Die Agilex-FPGAs zeichnen sich besonders durch ihre Flexibilität aus. Ein in 10 nm gefertigter FPGA wird per EMIB-Technologie mit unterschiedlichen Modulen, wie 112G Transceivern, HBM2 oder PCI-Express-Controllern kombiniert.

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Intel Ethernet 700 Serie als Bindeglied

Die Xeon-Prozessoren sind in den Netzwerk-Modellen ebenso wie der Atom P5900 und die FPGAs (Agilex) und ASICs (Diamond Mesa) auf hohe Durchsatzraten und geringe Latenzen optimiert. In dieser Kette fehlt nur noch die entsprechende Ethernet-Lösung und diese soll in Form der Intel Ethernet 700 Serie ab dem zweiten Quartal 2020 verfügbar sein. Bereits vor einem Jahr sprach Intel über die Neuentwicklungen in dieser Hinsicht.

Hohe Datenübertragungsraten zu erreichen, ist das eine, diese jedoch tatsächlich durch den Software-Stack an die Hardware liefern zu können, das andere. Aus rein technischer Sicht ist die Übertragung von 400, 800 GBit/s und sogar mehreren TBit/s über ein Glasfaserkabel mit Mono- und Multimodes kein großes Problem mehr. Insofern rückt die Software in den Fokus, denn diese ist nicht zwangsläufig in der Lage, einen Netzwerk-Adapter mit derart vielen Daten zu füttern. Dabei sprechen wir nicht von vereinzelten Zugriffen auf große Datenmengen, sondern von vielen (mehrere tausend) einzelnen Zugriffen.

Aus diesem Grund bieten die aktuellen Netzwerklösungen Funktionen wie die Application Device Queues (ADQ) oder Dynamic Device Personalization (DDP). Auf diese und weitere sind wir im Rahmen der Vorstellung vor einem Jahr bereits eingegangen.