Le
calcul intensif, indispensable à l’économie numérique
Le High Performance Computing
(HPC), ou calcul intensif, représente un enjeu stratégique pour la
compétitivité des acteurs de l’économie numérique européenne. Pour répondre à
cet enjeu, la Commission européenne a pris l’initiative d’une entreprise
commune du calcul intensif, EuroHPC JU (European High-Performance Computing
Joint Undertaking ). Elle a pour objectif de réunir l’ensemble des acteurs européens
du domaine, pour développer des superordinateurs exascale, en s’appuyant sur
des technologies européennes concurrentielles. Ces supercalculateurs devraient
être déployés d’ici 2022.
« Dans un secteur où la concurrence est très forte, la puissance exascale, c’est-à-dire la capacité des ordinateurs à réaliser un milliard de milliards d’opérations par seconde, est le nouvel enjeu pour que l’Europe reste compétitive face à d’autres acteurs comme les Etats-Unis, la Chine ou le Japon », explique Denis Dutoit, chercheur du CEA-Leti et coordinateur du projet.
Exanode, une puce de processeur intégrant des technologies disruptives pour atteindre l'exascale
En ligne avec la feuille de route de la Plateforme européenne technologique pour le calcul intensif, ETP4HPC, les 13 partenaires européens d’Exanode ont établi un programme de recherche afin de surmonter les multiples difficultés liées à la conception et à l’intégration des composants de systèmes exascale. C’est dans ce cadre qu’a été lancé le projet européen ExaNoDe, qui a pour objectif premier de résoudre les défis liés au processeur de calcul.
En effet, l’augmentation du nombre de cœurs dans le processeur d’une puce
[1] pour améliorer ses performances ne suffit plus pour atteindre le niveau exascale. Les partenaires européens du projet doivent fonder leurs solutions sur des systèmes de calcul hétérogènes, c’est-à-dire des coprocesseurs intégrant des fonctions spécialisées pour gérer les tâches spécifiques du superordinateur. L’objectif principal d’ExaNoDe est de fournir un processeur de calcul prototype adapté à un système hétérogène et la solution d’intégration, en se fondant sur :
- une technologie d’encapsulation avancée intégrant un système de calcul modulaire partitionné en un certain nombre de puces élémentaires empilées (chiplet) sur un interposeur en silicium, ce qui permet l’interconnexion des puces à un faible niveau de consommation électrique et à coûts réduits
- une couche logicielle système permettant de tester l'élément de calcul dans des applications réelles.
Un prototype validé prévu pour en juin
Les premiers résultats d'Exanode couvrent tous les aspects de l'intégration des composants, de la technologie du silicium jusqu'au logiciel système. Parmi les réalisations effectives figurent la conception d'une interconnexion innovante, à grande vitesse et basse consommation pour l'intégration hétérogène de puces élémentaires via un interposeur en silicium, l'intégration en 3D de puces élémentaires sur un interposeur en silicium actif avec environ 50 000 connexions haute densité ou encore le développement d'une « pile » logicielle complète incluant un logiciel système et un logiciel applicatif.
Au début du mois de septembre 2018, le prototype Exanode est entré dans sa phase finale d'intégration, pour démontrer et valider toutes les technologies développées dans le cadre du projet. Ce prototype devrait être validé fin juin 2019. La méthodologie, le savoir-faire et les blocs de construction associés à l'encapsulation avancée (MCM et interposeur) et le logiciel système pour l'intégration hétérogène fournissent une base IP pour la prochaine génération de processeurs à utiliser dans les futurs systèmes exascale. La livraison du composant Exanode constitué d'un module comprenant deux puces FPGA et un circuit intégré « 3D » sera l'une des prochaines étapes du projet.
[1] Loi de Moore
Module à plusieurs puces intégrées développé dans le cadre du projet européen Exanode pour accroitre la puissance de calcul des superordinateurs ©Exanode