TSMC ermöglicht Ausbau der Halbleiterfertigung mit AMD

TSMC ermöglicht Ausbau der Halbleiterfertigung mit AMD

Besseres Preis-Leistungs-Verhältnis mit weniger Servern durch Bereitstellung von AMD EPYC Prozessoren der 4. Generation

TSMC ist bereits die weltweit führende Foundry für Halbleiterwafer, aber der Foundry-Riese hat ehrgeizige Pläne für die weitere Expansion. Dies erfordert noch mehr Rechenleistung, um die Produktion, Forschung, Entwicklung und allgemeine IT-Infrastruktur auszuführen. AMD EPYC™ Prozessoren spielen schon länger eine wichtige Rolle für TSMC, aber die AMD EPYC CPUs der 4. Generation haben den zusätzlichen Ausbau der Fähigkeiten ermöglicht, den das Unternehmen zur Erreichung seiner Wachstumsziele benötigt.

„TSMC wächst sehr schnell“, sagte Simon Wang, Director of Infrastructure and Communication Services Division bei TSMC. „Wir expandieren unsere globale Fertigungspräsenz und bauen neue Produktionsanlagen in Taiwan, Japan, Deutschland und den USA. Dies bedeutet, dass wir viel Computing-Leistung für die Halbleiterproduktion, Forschungs- und Entwicklungssimulation und den Geschäftsbetrieb benötigen.“

Für seine aktualisierte Infrastruktur wollte TSMC die Computing-Performance maximieren und gleichzeitig den Stromverbrauch eingrenzen. „Wenn wir Server und Speicher bewerten, sehen wir uns die Computing-Performance pro verbrauchter Leistungseinheit, den Platzbedarf und die Kosten an“, so Wang. „Unsere Auslastungen lassen sich grob in drei Kategorien unterteilen. Die erste ist für unsere automatische Halbleiterproduktion. Die zweite ist für die Forschung und Entwicklung, einschließlich Simulation und Design, wo wir mit Electronic Design Automation von Cadence und Synopsys arbeiten. Die Maskenherstellung ebenso wie die Ermittlung von Pfaden erfordern ebenfalls viel Rechenleistung. Wir suchen zudem nach neuen Materialien und neuer Technologie für Produkte der nächsten Generation. Die dritte Kategorie ist für den Geschäftsbetrieb, die unterstützenden Einheiten wie Auftragsannahme, HR und Rechtsabteilung.“

TSMC über drei Arten von Auslastungen stärken

„Ein Großteil unserer Halbleiterautomatisierung ist CPU-basiert. Dabei kommt eine Linux-Plattform mit virtuellen Maschinen oder Kubernetes zum Einsatz“, führt Wang fort. „Dies wird unterstützt durch eine große Menge an Speicher. Für die Forschung und Entwicklung verwenden wir CPUs mit GPUs. In der dritten Kategorie für den Geschäftsbetrieb ist die Menge im Vergleich zu den anderen beiden begrenzt. Der Grund dafür ist, dass diese Systeme von unseren unterstützenden Einheiten verwendet werden und größtenteils CPU-Server verwenden.“

Obwohl TSMC Fertigungspartner für das AMD EPYC Prozessorangebot ist, hatte Wang aufgrund interner Vorschriften keine besonderen Kenntnisse über künftige AMD Produkte, auch wenn seine Erfahrung mit vorherigen Generationen sehr positiv waren. Die Kenntnis über die Roadmap stammte vom AMD Landesmanager in Taiwan, aber Wang musste dennoch sicherstellen, dass die neue Generation die Anforderungen von TSMC erfüllen konnte. „Die IT-Abteilung hat eine zusätzliche Verantwortung, zu beweisen, dass unsere Produkte gut sind“, sagte er. „Ich wollte beweisen, dass die neuesten von TSMC produzierten AMD Prozessoren eine bessere Performance und einen geringeren Stromverbrauch als die vorherige Generation haben.“

„Die IT-Abteilung definiert zuerst anhand der Auslastung die Konfiguration, die wir haben möchten“, so Wang. „Wir legen die Spezifikationen für die CPU, die Taktrate, den Speicher und das Solid-State-Laufwerk (SSD) fest. Jedes Jahr definieren wir fünf bis sieben Modelle, die wir an die Anbieter senden und für die wir Feedback erbeten. Es ist ein offenes Ausschreibungsverfahren, bei dem wir den endgültigen Anbieter bestimmen. Wir sind anbieterunabhängig. Wir entscheiden uns für einen Anbieter unter Berücksichtigung von Preis, Performance und Energieeffizienz.“

Besseres Preis-Leistungs-Verhältnis mit AMD EPYC CPUs

„Für die Einführung von AMD EPYC der 4. Generation haben wir zwei Optionen in Betracht gezogen: Eine Einzelsockel-CPU mit mehr Kernen oder Dual-CPUs mit jeweils weniger Kernen, aber der gleichen Gesamtleistung“, sagte Wang. „Wir bewerteten das Preis-Leistungs-Verhältnis dieser beiden Konfigurationen. Ursprünglich dachten wir, dass zwei CPUs mit weniger Kernen besser ausfallen würden, aber tatsächlich war das bei einem Sockel mit mehr Kernen der Fall.“

„Zum Testen der Performance verwenden wir generische Tools, die auf dem Markt verfügbar sind“, so Wang. „Neben diesen Tools verwenden wir auch unsere Vorproduktionsumgebung, um zu sehen, wie sich die Auslastung entwickeln würde, und um die Reaktionszeit zu ermitteln. Dies wurde in unserer Halbleiterproduktion sowie im F&E-Designzentrum getestet. Neben den Tests für Performance und Stromverbrauch haben wir auch die Serverfunktionsfähigkeit geprüft, zu der auch die automatische Bereitstellung gehört. Dabei haben wir mit den Anbietern zusammengearbeitet.“

„Im Vergleich zur vorherigen Generation lieferten die AMD EPYC CPUs der 4. Generation ein mehr als 30 Prozent besseres Preis-Leistungs-Verhältnis“, sagte Wang. „Die Migration war für die Halbleiterproduktion und -automatisierung sehr einfach. Auch für die IT-Abteilung war es ein reibungsloser Übergang. Das Einzige, wofür wir mehr Zeit benötigten, war die F&E-Maskenherstellung, da für diesen Prozess eine hohe Genauigkeit erforderlich ist. Aber schließlich zertifizierte das Team die AMD CPUs.“

„Im Januar dieses Jahres sahen wir uns die Zahlen der CPUs, die wir letztes Jahr gekauft haben, und die Pläne für dieses Jahr an“, führt Wang weiter aus. „Wir stellten fest, dass wir durch die Bereitstellung von AMD EPYC CPUs der 4. Generation weniger Server kaufen mussten und gleichzeitig die Computing-Performance um 30 bis 40 Prozent steigern konnten. Deshalb war die Migration für uns ein absolutes Muss.“ Die gesteigerte Performance pro Server bedeutet auch, dass TSMC im Rechenzentrum weniger Platz benötigt, um die gleiche Performance zu liefern.

Bessere Performance, geringere Kosten, weniger Stromverbrauch

Der Stromverbrauch wurde dank der Serverdichte ebenfalls reduziert. „Die Computing-Performance ist um 10 bis 20 Prozent pro verbrauchtem Watt gestiegen“, sagte Wang. „Die höhere Anzahl an Kernen pro CPU und die Unterstützung für mehr Speicher sind die besten Funktionen der AMD Prozessoren. Das Preis-Leistungs-Verhältnis pro Sockel ist ebenfalls besser. Für die gleiche Anzahl an Kernen haben wir ermittelt, dass ein Sockel fast 10 Prozent besser ist und die Kosten niedriger sind. Unserer Erfahrung nach ist die Energieeffizienz mehr als 30 Prozent besser, wenn AMD EPYC Prozessoren der 4. Generation ausgeführt werden. Bei dem fortschrittlichsten TSMC Halbleiter werden mehr als 90 Prozent der Auslastung nun auf AMD EPYC CPUs der 4. Generation ausgeführt. Die IT-Abteilung von TSMC hat jetzt fast 20.000 Server mit AMD EPYC CPUs in unseren drei Auslastungsbereichen, von denen 6.600 bereits mit AMD EPYC CPUs der 4. Generation ausgestattet sind.“

TSMC nutzt AMD EPYC 9124 und 9354P Prozessoren der 4. Generation für seine allgemeinen Kubernetes Arbeitsknoten, 9254 für Kubernetes Datenbankknoten und 9254 oder 9454P für Cassandra Knoten. „Wir werden AMD CPUs weiterhin in unseren Rechenzentren einsetzen, da sie unserer Erfahrung nach besser hinsichtlich Kosten, Performance und Rechenleistung pro Watt sind“, sagte Wang. „Mehr als 90 Prozent der x86-Server, die wir kaufen, nutzen nun AMD EPYC CPUs der 4. Generation. Wir werden die AMD Produkte der nächsten Generation genau beobachten.“

„Es war schon immer die Strategie der IT-Abteilung von TSMC, die neusten Produkte zu verwenden, um die Performance unserer Rechenzentren zu verbessern“, sagte Wang. „AMD Produkte sind aufgrund der Kerndichte und Unterstützung für große Speichermengen ideal für Cloud-native Umgebungen. Sie sind ideal für mandantenfähige und Multitasking-Umgebungen. Die Kosten sind auch nicht hoch.“

„Wir haben eine sehr gute partnerschaftliche Zusammenarbeit mit AMD“ schließt Wang. „Diese Produkte erfüllen unsere Anforderungen an Performance und Kosten sehr gut. Wir freuen uns auf die neuesten GPUs von AMD, einschließlich der Instinct MI300X mit höherer Geschwindigkeit und höherer Performance. Dann können wir AMD Technologie für noch mehr unserer Auslastungen einsetzen.“