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2020, l’année où les serveurs ARM ont enfin rivalisé avec ceux d’Intel

Les processeurs ARM pour mobiles se sont tellement vendus que les usines qui les fabriquent ont progressé plus vite que celles d’Intel. Le cloud, les supercalculateurs et NVidia s’en sont emparés.

Dans le domaine des serveurs et celui de la puissance de calcul au sens large, l’année 2020 aura été plus particulièrement marquée par l’arrivée des processeurs ARM pour détrôner de leur piédestal ceux d’Intel.

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Il y a un an, les processeurs ARM étaient ceux des appareils mobiles et les processeurs Intel ceux des serveurs. Et il n’y avait pas beaucoup de raison crédible que cela change : l’écosystème ARM avait beau s’efforcer d’améliorer les designs et les fonctions de ses puces, celles-ci restaient irrémédiablement moins performantes que les Core et les Xeon d’Intel. Intel, d’ailleurs, était bien plus concerné par le retour d’AMD qui, avec ses processeurs Ryzen sur PC et Epyc sur serveurs, démontrait des performances si excellentes pour si peu cher qu’elles étaient susceptibles de détourner les utilisateurs des Core et des Xeon. C’est d’ailleurs ce qu’il s’est passé, même si la transformation en entreprises est assez lente car elle est liée à la durée de contrats qui s’étalent sur trois à cinq ans.

Mais voilà. En très peu de temps, le monde des supercalculateurs, mais aussi les géants du cloud, même l’Union européenne, ont annoncé que leurs plus puissants designs reposeraient désormais sur des processeurs ARM. Le coup de grâce a été donné par Apple, avec le lancement en cette fin 2020 d’une nouvelle génération de Mac dépourvus de processeurs Intel.

Les raisons de ce renversement de situation sont liées aux capacités industrielles des différents acteurs, une constante dans l’univers des processeurs. Comme le sermonnait Gordon Moore, le cofondateur d’Intel, avec sa fameuse loi éponyme, les fondeurs de processeurs ont tout intérêt à doubler la puissance de leurs puces tous les deux ans s’ils comptent renouveler leurs ventes au fil du temps. Pour augmenter la puissance d’un processeur, il faut augmenter son nombre de transistors, c’est-à-dire les graver à chaque fois plus finement pour qu’ils tiennent sur un carré de silicium, c’est-à-dire investir dans des usines qui coûtent de plus en plus cher. En clair, il faut vendre de plus en plus de processeurs afin de réunir assez de fonds à investir dans l’usine de la génération suivante.

A la base, les processeurs ARM étaient bien moins performants que des processeurs Intel : dans le but de consommer le moins d’énergie possible pour maximiser l’autonomie des appareils mobiles, leur carré de silicium était plus petit, avec bien moins de transistors. Mais il se vend tellement de fois plus d’appareils mobiles que de PC ou de serveurs, que l’écosystème ARM réunit bien plus vite qu’Intel les fonds pour fabriquer la génération suivante. Intel a fait jadis le choix d’avoir ses propres usines ; il ne peut compter que sur lui-même pour générer les revenus à y investir. Les fabricants de processeurs sous licence ARM - dont Apple, Samsung, Qualcomm et d’autres – ont tous préféré passer par des acteurs tiers, principalement le taiwanais TSMC.

En 2020, Intel est enfin arrivé, au prix d’un effort considérable, à avoir des usines qui produisent des puces avec une finesse de gravure de l’ordre de 10 nm. Et encore, ses processeurs Xeon pour serveurs sont encore fabriqués sur les chaînes de la génération 14 nm. Dans le monde ARM, voilà deux ans que l’on est passé au 7 nm. Avec ses nouveaux Mac, Apple inaugure même déjà les nouvelles chaînes de TSMC en 5 nm.

TSMC profite d’une telle dynamique que c’est aussi chez lui qu’AMD a décidé de faire fabriquer ses processeurs x86. Tout comme le fait aussi NVidia, désormais, pour ses GPU.

Et voilà : en 2020, les processeurs ARM sont parvenus, malgré leur consommation inférieure, à avoir plus de transistors que ceux d’Intel et, donc, à rivaliser de puissance en coûtant moins d’énergie aux datacenters.

Parmi les géants du cloud, AWS a déjà mis au point son propre processeur ARM pour motoriser ses serveurs de calcul. En cette fin d’année, on apprend que Microsoft va faire de même, pour les serveurs de son cloud Azure, mais aussi, comme Apple, pour une nouvelle génération d’appareils clients de sa marque Surface. Même phénomène dans les supercalculateurs, où l’Union européenne, en quête de solutions pour se libérer de sa dépendance aux fournisseurs américains, a vu d’un très bon œil la montée en puissance des processeurs ARM dont elle peut commander elle-même la fabrication. 

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La montée en puissance de Nvidia

Parmi les acteurs de la puissance de calcul, il y en a un qui a plus particulièrement embrassé l’aventure ARM : Nvidia. Célèbre pour ses cartes graphiques à base de GPU dans le monde du PC et des stations de travail, Nvidia a très tôt compris que son relai de croissance se trouverait dans les datacenters, où ses composants permettent d’accélérer les applications les plus pointues. Il lui restait à s’y faire une place entre la domination multi décennale d’Intel et l’arrivée au galop d’AMD.

Nvidia a été l’un des premiers, en fin d’année dernière, à promouvoir l’utilisation de processeurs ARM sur les machines les plus puissantes. A vrai dire, cet événement est à l’époque passé comme un effet d’annonce, presque anecdotique. Car, en parallèle, Nvidia se bâtissait une nouvelle carrière dans les datacenters avec des stratégies beaucoup plus élaborées. On l’a ainsi vu racheter Mellanox, le fournisseur des cartes contrôleur pour le réseau et le stockage, afin d’affermir sa présence dans les serveurs. On l’a aussi vu lancer l’A100, sa configuration GPU la plus puissance pour calculer des simulations industrielles, pour vitaminer des applications décisionnelles ou encore appuyer les algorithmes d’intelligence artificielle.

En revanche, la surprise fut totale lorsqu’il annonça, en septembre dernier, qu’il rachetait ARM.

Nvidia incarnait subitement ce nouveau concurrent parti pour détrôner les processeurs x86, c’est-à-dire Intel, mais aussi AMD. Les deux ont répliqué. Le premier en rachetant un SigOpt, pour devenir un spécialiste de l’IA. Le second en rachetant Xilinx, pour savoir aussi fabriquer des puces accélératrices. Gageons que cette bataille ne fait que commencer.

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