APRÍL: Lenovo bude vyrábět vlastní procesory

Společnost Lenovo dnes ráno překvapila celý svět oznámením zahájení výroby vlastních procesorů především pro své notebooky ThinkPad. Díky přímým kontaktům na výrobce se nám podařilo získat spoustu podrobností a informací z pozadí!

Ve svých zařízeních sázela společnost Lenovo tradičně a dlouhodobě na procesory a čipové sady zavedených značek – ať už se jednalo o Qualcomm či MediaTek u mobilních zařízení, tak Intel a AMD u notebooků a počítačů. S tím se počítačový gigant rozhodl skoncovat, přichází tak se svou vlastní řadou procesorů, prozatím pouze pro notebooky ThinkPad, nicméně s postupem času se očekává jejich rozšíření i do dalších zařízení, ale žádné konkrétní plány výrobce zatím nemá. Co ale za tímto radikálním rozhodnutím stálo? A jaké parametry nové procesory od Lenova mají?

Proč vlastní procesory?

Obecně se dá říct, že všichni velcí výrobci se o výrobu vlastních procesorů zajímali, někteří k tomuto kroku nakonec vážně přistoupili (a jsou i tací, kteří se k ní zase vrací). Asi se ptáte, proč by výrobce něco takového dělal – nejspíš si umíte odvodit, že vyvinout a následně vyrábět vlastní procesor, srdce počítače, je extrémně náročné jak na lidské zdroje (povězme si to upřímně – na každém rohu odborníka na vývoj procesorů nenajdete, těch dobrých a zkušených je vážně jen hrstka na celé planetě), tak na finance jako takové. Ty důvody jsou poměrně jednoduché – z ekonomického hlediska je to i přes obrovskou úvodní investici výhodné, protože žádné třetí straně neplatíte poplatky a licence. Nehledě na to, že výrobce procesoru vám pak do velké míry diktuje, co smíte, co nesmíte, jak má zařízení vypadat, jak se má chovat. Pak je tu ale ještě druhé hledisko, pro uživatele již viditelné – pokud si vyvíjíte a vyrábíte vlastní procesory, ušijete si je takříkajíc na míru. A z druhé strany zase můžete postavit software a aplikace, které plně využívají všechny schopnosti takového procesoru. Nehledě na to, že se vám pak výrazně sníží problémy s odlaďováním software, když víte, na jaký konkrétní hardware cílíte.

Proč jde Lenovo do vlastních procesorů?

Všechny výše uvedené argumenty jsou Lenovu samozřejmě jasné. Nicméně z dobrých zdrojů uvnitř společnosti jsme se dozvěděli, že ten hlavní důvod byl ve skutečnosti v něčem úplně jiném – jako obvykle za tím stál legendární pracovní notebook ThinkPad. Věc se má totiž tak, že Lenovo již několik let nebylo spokojeno s výkonem dostupných procesorů – ThinkPady totiž natolik předbíhají dobu, trh a konkurenci svým designem, provedením, inteligentními vylepšeními a technologiemi, že rychlost vývoje počítačových procesorů je jednoduše brzdila. Lenovo cítilo, že pro své legendární korporátní stroje potřebuje něco lepšího. Mnohem lepšího.

cpu-wafer

Jak se nám svěřil Lin Ku Huo, dřívější teamleader skupiny ThinkPad, nyní manažer vývoje procesorů Lenovo: „Bylo neskutečně frustrující, že jsme každý rok museli více než polovinu technologických a designových novinek vyvinutých pro ThinkPady zahodit nebo alespoň výrazně odložit, protože jim nabízené procesory prostě nestačily. Jedním příkladem za všechny budiž technologie automatického skrývání upozornění a oznámení, když uživatel nechce být rušen. Představte si, že by notebook sám poznal, když nechcete být rušeni – nechcete vidět žádná upozornění o novém mailu nebo firemním chatu, prostě se jen soustředit na rozpracovaný úkol. Uživatelův psychický stav a rozpoložení jsme sledovali čtveřicí senzorů – infrakamerou, LIDARem, teploměrem s vlhkoměrem a detektorem mozkových vln. Data z těchto čtyřech senzorů pak byla v intervalech 33 ms zpracovávána v reálném čase procesorem. A to byl kámen úrazu – žádný z dostupných procesorů, ale ani těch, které naši partneři měli uvést teprve za 2-3 roky, neměl takový výkon, aby data včas zpracovával. A pokud jsme dokázali v dvoupaticovém uspořádání potřebného výkonu téměř dosáhnout, notebook nebylo možné ani uchladit, ani dostatečně napájet z baterie.“

Ku Huo se nám pak ještě svěřil, že z toho důvodu pořád museli vyvíjet notebooky v klasickém designu, klasického tvaru a rozložení. Jednou dokonce uvažovali nad notebookem ThinkPad, který by měl podobu pouze displeje s TrackPointem, přičemž klávesnice by se holograficko-morfologickou projekcí zhmotnila z podložky, ať už by byla podložka z jakéhokoliv materiálu (přiznává však, že morfologická projekce na matrace s paměťovou pěnou byla náročná na RAM). Ale víc detailů prozradit nechtěl.

Jaké procesory si Lenovo připravilo?

Zatím bohužel není jasné, kolik modelů procesorů pro začátek Lenovo představí – odhalení se očekává v létě, není ani známo, jak se procesory budou jmenovat. Marketingové oddělení Lenovo stále ještě s názvy a označováním procesorů laboruje – snaží se jej totiž udělat ještě nepřehlednější, než je aktuální značení notebooků, což je téměř nadlidský úkol, ale do léta ještě nějaký měsíc zbývá, takže věříme, že se to expertům podaří! Pracovní název řady procesorů však je ThinkPU, níže najdete předpokládané logo.

ThinkPU-logo

Známe však specifikace nejvyššího, vlajkového modelu. Ten nabídne 12 jader typu x86 (samozřejmě s podporou 64bitové instrukční sady). Každé jádro bude schopné zpracovávat 4 vlákna současně díky technologii Lenovo Über-Threading. Nominální pracovní frekvence každého jádra bude 5,8 GHz, dočasně (maximálně na 6 hodin) bude procesor schopný zvýšit frekvenci na 6,66 GHz. Je samozřejmostí, že bude procesor schopen jádra také podtaktovat pro úsporu energie (minimální frekvence při udržení plného taktu RAM i PCI-E linek je 133 MHz, pozor však jen, že musí být aktivní a stisknuté tlačítko Turbo, jinak nejnižší výkon spadne jen na 66 MHz, čímž dojde také ke zpomalení RAM a PCI-E – Lenovo zatím nenašlo způsob, jak tlačítko Turbo nahradit automatickým mechanizmem, nebo jak jej nechat stále aktivní; skryje jej však tak, aby jej nebylo možné omylem stisknout, stejně tak skryje červený segmentový displej s ukazatelem taktu Turbo). Největším překvapením však je, že i s těmito parametry procesor stále nabídne TDP pouhých 6,5 W, čehož bylo mimo jiné dosaženo vysokou optimalizací, ale také použitím nejpokročilejšího 2,5nm výrobního procesu, který ještě nenabídne ani TSMC.

Ku Huo se ale naštěstí rozpovídal o tom, jak k této konkrétní specifikaci dospěli a jaké jsou vyhlídky do budoucna. „Původně jsme nechtěli jít cestou více vláken na jádro, různé druhy multi-threadingu nebo hyper-threadingu už tu byly a jsou a nám přišly jako slepá cesta. Naopak jsme v původních návrzích uvažovali o tom, že by náš procesor fungoval na bázi více jader na jedno vlákno, což by nám také dávalo možnost podrobně pracovat s takty a aktivitou jednotlivých jader. Nehledě na to, že marketingovému týmu se to líbilo, neboť by naše procesory měly 2-4krát víc jader než přímá konkurence. Potřebovali bychom však alespoň 48jádrový procesor, což bylo nemyslitelné ani za použití výrobních technologií z budoucnosti,“ vysvětluje Ku Huo.

Jistě se podivujete nad tím, proč nepřišlo Lenovo s jinou než x86 instrukční sadou. Zde je odpověď Ku Hua zcela prozaická: „Klíčové pro nás bylo zachovat kompatibilitu s nejpoužívanějšími business aplikacemi. Ačkoliv kancelářské balíky a spousta dalších profesionálních aplikací již dávno jiné instrukční sady podporuje, případně bychom v nejhorším případě mohli použít emulaci, dvě nejpoužívanější business aplikace toto nepodporují – Solitaire a Hledání min. Procesor, který nespustí tyto dvě zásadní podnikové aplikace, je vlastně neprodejný. Budeme ale spolupracovat s Microsoftem, a tak je možné, že již napřesrok přijdeme s vlastní instrukční sadou, jakmile Microsoft své aplikace aktualizuje.“

Pak nám ale Ku Huo sdělil jednu bombu: „Zapomněl jsem říct, že pro naše procesory je software stejně důležitý jako hardware. Věděli jsme, že nebudeme schopni vše včas dotáhnout do optimálního stavu, a tak plánujeme skrze aktualizace software a firmware počet jader procesorům v průběhu jejich životnosti ještě zvyšovat. Zatím máme pevně v plánu každý kvartál přidat 2 jádra, do roka tak bude mít procesor 20 jader při 80 současných vláknech.“ Jak toho Lenovo dosáhlo, se však Ku Huo podělit nechtěl.

Chlazení a spotřeba energie

Zásadní otázkou procesorů, obzvláště těch notebookových, je spotřeba energie a chlazení. Asi vás nepřekvapí, že na obojí Lenovo a tým Lina Ku Hua myslelo. Díky extrémně pokročilé výrobní technologii (2,5 nm) se podařilo srazit TDP 12jádrového procesoru na 6,5 W. Díky tomu podle předběžných testů předsériového kusu vydrží notebook na jedno nabití se standardní 4článkovou 45Wh baterií 76 hodin. Je jasné, že se jedná o laboratorní test, takže v reálu to pravděpodobně bude kolem 50-60 hodin (a s vysokým jasem a při náročnějších činnostech zřejmě jen 35-40 hodin). V každém případě je to výborná zpráva, protože nové ThinkPady s těmito procesory se budou moci chlubit označením „vydrží celý pracovní týden“ namísto stávajícího „pracovního dne“.

Netopýr

Ale jak si Lenovo při takovém výkonu – ačkoliv mají procesory nízké TDP – poradilo s chlazením? I zde je vidět důvtip a chytrý návrh inženýrů Ku Huova týmu. Notebooky vybavené pouze integrovanými grafickými čipy nabídnou chlazení standardního formátu, ačkoliv již budou muset přejít z klasických pasivů a heatpipe na velké Vapor Chamber chladiče s dvojicí ventilátorů. Ty již nebudou mít lopatky inspirované ptačími pery, ale netopýřími křídly, protože, jak je známo, netopýři jsou zcela nehluční, zvláště ve dne. Ku Huo nechtěl prozradit, jak bylo nízkého hluku dosaženo nebo čím přesně se u netopýrů inspirovali, protože patent ještě není podaný a obává se, že by technologii konkurence ihned okopírovala, jako se tomu stalo s Yoga panty.

chladnicka

ThinkPad-ThinkPU-radiator

Notebooky s dedikovanými grafikami, kde se počítá s dosud nepředstaveným čipem s výkonem až 48 TF, podporou Ray Tracingu a až 36 GB GDDR6 paměti, si ale s konvenčním chlazením nevystačí. Notebook bude proto fungovat ve dvou režimech – při přenášení se grafický čip zredukuje na „pouhých“ 12 TF (což je mj. výkon očekávaných herních konzolí nové generace), a tak jej plně uspokojí zabudované konvenční chlazení s Vapor Chamber a čtyřmi ventilátory (pozn.: Lenovo si díky menší baterii může dovolit i do 14″ těla vestavět výkonné chlazení). Při příchodu domů bude možné k notebooku zespodu nacvaknout přídavné chlazení, které aktivuje plný výkon 48 TF. Toto chlazení by také mělo být vestavěné v dokovacích stanicích pro nové ThinkPady s procesory ThinkPU. Lin Ku Huo dodává: „S přídavným chlazením to bylo docela zábavné. Dlouho jsme si lámali hlavu s tím, jak to udělat. Pořád nás napadala taková monstrózní řešení, která by se k designu ThinkPadu vůbec nehodila a David Hill by nám jistě poslal nejeden naštvaný tweet. Pak jsem dělal kafe a za lednici mi spadla lžička. Lednici jsem musel odsunout a lžičku vytáhnout. A najednou jsem to uviděl – žebrování na zádech lednice. To je ono! Hned jsem běžel k rýsovacímu prknu a návrh nakreslil. Celý tým byl nadšený! Rychle jsme vyrobili prototyp, dostali požehnání od managementu a vytvořili finální verzi. Výsledky překonaly naše očekávání! Chlazení nejenom krásně vypadá, slouží jako podpěra notebooku pro lepší ergonomii, ale má o 79 % vyšší účinnost než i ty nejlepší návrhy s tradičním designem.“