STMicroelectronics booste la vitesse de conception des puces grâce aux processeurs AMD EPYC™

STMicroelectronics accélère la conception des puces et agit en faveur du développement durable avec les processeurs AMD EPYC™

La conception et la fabrication de puces informatiques sont de plus en plus exigeantes à chaque nouvelle génération. À mesure que les tailles de transistors diminuent, la complexité augmente de manière exponentielle.

Il en découle un besoin insatiable de performances de calcul accrues pour les workflows de production. STMicroelectronics, la plus grande entreprise de semi-conducteurs en Europe, mène une lutte constante pour adapter le rythme de ses centres de données aux exigences de ses processus de conception. Les processeurs AMD EPYC™ ont permis à l'entreprise de répondre aux trois critères (performances, prix et consommation énergétique) en assurant à ses clients une conception de puces bien plus rapide tout en maintenant ses objectifs de développement durable.

Défis en termes de performances de R&D et de consommation d'énergie

« Nous voulons réduire notre consommation d'énergie de 150 gigawatts-heures par an et devenir neutres en carbone d'ici 2027 », explique Olivier Joubert, architecte d'infrastructure principal DTIT, chez STMicroelectronics. « C'est un défi de taille pour une entreprise qui affiche une croissance à deux chiffres ces dernières années, alors que nous ajoutons de nouvelles usines, de nouveaux centres de données et que nous augmentons nos capacités. Il est donc très important que nous choisissions la technologie de serveur de centre de données adaptée. »

STMicroelectronics conçoit et fabrique des semi-conducteurs, et a donc besoin de calculs de centre de données dans trois domaines principaux. Chaque usine dispose d'au moins deux centres de données, tandis que l'infrastructure informatique générale de l'entreprise est centralisée à la fois dans les centres de données sur site et dans le cloud. Mais les besoins les plus importants proviennent des centres de données de recherche et de développement. « Le fait de diviser par deux la taille de nos transistors semi-conducteurs a pour effet d'augmenter leur densité et nous avons alors besoin de quatre fois plus de stockage et de calcul de données », explique M. Joubert. 

La plus grande capacité de données de R&D de STMicroelectronics se trouve en France. Le reste de la capacité de traitement vient des centres de données situés en Italie et en Inde. L'amélioration de la capacité de calcul du centre de données R&D a de réelles répercussions sur la capacité de STMicroelectronics à concevoir des puces plus récentes et plus complexes. Cependant, cela pose d'autres défis liés aux objectifs environnementaux de l'entreprise. « Le développement durable est dans l'ADN de STMicroelectronics », explique M. Joubert. « Nous sommes en activité depuis 36 ans et nous publions un rapport sur le développement durable depuis 25 ans. Nous nous efforçons de réduire notre consommation. »

Ces défis signifient que STMicroelectronics évalue constamment de nouvelles technologies de serveur dès leur sortie. « Nous commençons par l'élément le plus important pour nous dans un serveur, c'est-à-dire le processeur », explique M. Joubert. « Nous avons procédé à une analyse comparative de tous les processeurs au cours des 10 dernières années. Nous avons toujours besoin du processeur le plus rapide et doté du plus grand nombre de cœurs. Pendant un certain temps, nous n'avons pas eu le choix. Mais lorsqu'AMD a lancé le processeur EPYC en 2017, nous avons enfin eu une alternative. Lorsqu'un processeur obtient de bons résultats aux benchmarks SPEC, nous le sélectionnons pour le tester nous-mêmes. » Lorsque le processeur AMD EPYC de 2e génération est sorti, STMicroelectronics a décidé de l'évaluer. Les chiffres relatifs aux performances ont largement dépassé les attentes de l'entreprise.

Amélioration des performances, des coûts et de l'efficacité énergétique

« Nous avons été vraiment impressionnés par le résultat du benchmark », déclare M. Joubert. « Toutefois, nous avons dû attendre que le processeur AMD EPYC de 3e génération prenne en charge notre système d'exploitation et notre pile d'applications. » STMicroelectronics avait déjà commencé à utiliser les processeurs AMD EPYC via le cloud Microsoft Azure, que l'entreprise utilise massivement pour ses charges de travail de R&D lorsque cela s'avère nécessaire. « Nous travaillons en étroite collaboration avec Microsoft pour nous assurer que ses équipes utilisent le même processeur que dans notre centre de données. 

HPE a fourni des serveurs et des processeurs à STMicroelectronics pour que cette dernière les teste dans son propre centre de données. « Le benchmark que nous utilisons pour la R&D se base sur l'automatisation de la conception électronique (ACE) et la conception assistée par ordinateur (CAO) », explique M. Joubert. « Avec les processeurs AMD EPYC de 2e génération, nous avions constaté 6 % de performances en plus par rapport à n'importe quel autre CPU sur le marché. Avec les processeurs AMD EPYC de 3e génération, ce chiffre est passé à 12 %. Le rapport qualité/prix par cœur a été amélioré de 25 % pour les processeurs à socket unique et de 30 % pour les processeurs à double socket. Nous avons également mis en place des tests d'efficacité énergétique. Les processeurs AMD EPYC de 3e génération ont permis de réduire la consommation par cœur de 30 %. C'était la première fois que nous remplissions les trois critères (performances, prix et efficacité). Nous nous sommes donc mis à acheter des processeurs AMD EPYC de 3e génération en quantité. »

Feuille de route fiable pour la 4e génération de processeurs AMD EPYC

STMicroelectronics a commencé à déployer des processeurs AMD EPYC dans ses centres de données de R&D. « Nous avons commencé par la R&D, car il s'agit de la charge de travail la plus exigeante », explique M. Joubert. « Si les performances sont meilleures, les délais de mise sur le marché sont plus courts. Désormais, nous pouvons donc finaliser une conception en beaucoup moins de temps. Nous sommes en mesure de concevoir une puce plus rapidement et d'exécuter davantage de designs en parallèle qu'auparavant. »

Cela est particulièrement utile pour les secteurs dans lesquels les designs de semi-conducteurs évoluent rapidement, tels que les systèmes avancés d'assistance au conducteur (ADAS) des véhicules ou les réseaux de communication. STMicroelectronics remplace ses serveurs de centre de données de R&D au fur et à mesure, tous les 27 mois, ce qui lui permet d'augmenter continuellement son parc AMD EPYC. Fin mai, l'entreprise avait déployé dans son centre de données 550 serveurs HPE à socket unique équipés de processeurs AMD EPYC de 3e génération à 64 cœurs. Depuis, le total a dépassé 1 000 processeurs, des milliers d'entre eux étant utilisés via Microsoft Azure.

L'entreprise a également été en mesure d'atteindre ses objectifs en matière de développement durable. L'augmentation de la consommation d'énergie des processeurs de serveurs à forte densité de cœurs est compensée par des performances nettement supérieures. Les processeurs AMD EPYC et les serveurs HPE sont également conçus pour fonctionner à des températures plus élevées, ce qui permet de réduire la consommation d'air conditionné du centre de données. « Nous avons réduit notre consommation d'électricité de 33 % grâce aux processeurs AMD EPYC de 3e génération », explique M. Joubert. STMicroelectronics accorde également des licences d'utilisation de ses logiciels sur une base temporelle. Les performances supérieures des processeurs AMD EPYC permettent d'exécuter plus de tâches dans le même délai, ce qui permet de réaliser des économies.

STMicroelectronics teste désormais les processeurs AMD EPYC de 4e génération, avec des résultats prometteurs. « Nous pouvons obtenir au moins 25 % de performances en plus par rapport à la génération précédente avec les processeurs AMD EPYC de 4e génération », explique M. Joubert. « C'est bien mieux que les options disponibles sur le marché proposées par les concurrents. D'après notre expérience, même en comparaison avec les processeurs AMD EPYC de 3e génération, les solutions des concurrents requièrent 50 % de puissance en plus par cœur, et les processeurs coûtent 75 % plus cher pour des performances inférieures. La 4e génération AMD EPYC va encore plus loin. Nous apprécions quatre aspects des processeurs AMD EPYC. Tout d'abord, la capacité d'AMD à exécuter la feuille de route dans les temps. Deuxièmement, la livraison des processeurs sans aucune pénurie de semi-conducteurs. Troisièmement, AMD travaille avec l'écosystème et prend en charge notre pile. Enfin, il existe un alignement entre les partenaires privilégiés, de sorte que HPE et Microsoft Azure disposent de la même technologie. » Encouragé par ces avantages, STMicroelectronics envisage désormais d'ajouter des GPU AMD à son parc de centres de données. « Nous sommes extrêmement heureux d'avoir un autre choix que les processeurs proposés sur le marché et de pouvoir compter sur un partenaire comme AMD. »