Les bases sont établies pour les puces Mac ARM ‘Pro’ d’Apple

Les puces ARM alimentent la plupart des smartphones et tablettes du monde, mais il existe désormais des puces ARM hautes performances dans les centres de données. Apple n’a peut-être pas besoin d’attendre longtemps – voire pas du tout – pour la vitesse dans un ARM Mac haut de gamme.

Les puces ARM ont été largement exclues des marchés des ordinateurs personnels et des centres de données. Mais les marées pourraient changer en 2020.

Pour la plupart des applications de bureau, portables ou de datacenter, les puces x86 d’Intel sont depuis longtemps la norme de l’industrie. Mais au milieu des rumeurs de passage d’Apple au silicium ARM d’origine pour ses Mac, une poignée de fabricants proposent des puces ARM hautes performances sur le marché.

Voici pourquoi cela est important et comment l’abandon d’Apple par Intel pourrait déclencher un changement plus large.

Différences entre les puces ARM et x86

Les puces ARM sont beaucoup plus écoénergétiques que les puces Intel x86 et offrent généralement de meilleures performances par watt. Cela est dû à diverses raisons, notamment un jeu d’instructions plus simple, l’utilisation de moins de transistors et des vitesses d’horloge globalement plus lentes.

L’efficacité énergétique d’ARM, ainsi que d’autres facteurs comme un faible coût de production et de développement, ont largement conduit les puces ARM à devenir la norme de l’industrie pour la plupart des appareils mobiles tels que les smartphones, les tablettes et les PC légers comme certains Chromebooks de Google.

Mais lorsqu’il s’agit de véritables chipsets hautes performances, en particulier pour une utilisation sur des ordinateurs de bureau ou des ordinateurs portables, l’hypothèse est depuis longtemps que le x86 d’Intel est le choix naturel. Cela a été le cas depuis longtemps, et la domination croissante d’Intel a même pu être observée dans le passage d’Apple de PowerPC à x86 en 2005.

Il en va de même pour les centres de données et les serveurs. Bien qu’il existe des exceptions mineures, la grande majorité de l’architecture Web est toujours basée sur les instructions de conception de puces d’Intel. Intel est toujours le leader en termes de part de marché (presque à un degré monopolistique), les puces basées sur AMD x86 constituant la part du lion des rebuts.

Il a été question d’un changement plus large vers les serveurs basés sur ARM depuis le début des années 2010. Près d’une décennie plus tard, les puces ARM sont utilisées dans certaines applications de serveur, mais leur part de marché globale pâlit par rapport à ses concurrents x86.

Mais alors que les frontières se brouillent entre les appareils mobiles et les ordinateurs portables, et que les opérateurs de centres de données recherchent de plus en plus d’options de serveurs plus efficaces et moins chères, 2020 est l’année où les choses pourraient commencer à changer.

L’état actuel des processeurs ARM

Le chipset A13 d’Apple est l’un des processeurs mobiles ARM les plus puissants du marché.

Une chose intéressante à propos de l’industrie actuelle des puces ARM est que la majorité des processeurs ARM utilisés sont basés sur des conceptions de puces personnalisées.

Les systèmes sur puces (SoC) de la série A d’Apple en sont un excellent exemple, en particulier parce qu’ils montrent la puissance potentielle des processeurs ARM. Apple fabrique actuellement les puces pour smartphones les plus rapides du marché, ce qui permet à ses iPhones de suivre ou de battre les appareils Android rivaux qui semblent avoir de meilleures spécifications sur papier. Pour ce faire, Apple conçoit ses puces en interne et ne s’appuie que sur l’écosystème ARM plus large pour les instructions du processeur.

La dernière puce iPhone A13 Bionic, par exemple, a approché les performances de certains processeurs de bureau. Et au-delà d’Apple, des entreprises comme Qualcomm, MediaTek et d’autres fabricants prennent également les instructions de conception de la puce ARM et les appliquent à leur propre silicium personnalisé.

Bien que les puces ARM ne soient pas largement utilisées dans les serveurs ou les centres de données, de nombreux fabricants tiers ont conçu leurs propres puces ARM destinées spécifiquement à ce marché. Ces processeurs de serveur ne sont pas directement intégrés au matériel de bureau existant, mais étant donné l’utilisation par Apple des processeurs Intel Xeon, ce n’est pas si loin.

En mars 2020, Ampere a lancé un processeur de serveur à 80 cœurs basé sur ARM appelé Altra, dont les projets fermes offriront une efficacité énergétique 2,11 fois supérieure et des performances brutes jusqu’à 2,23 fois supérieures à celles d’un Intel Xeon Platinum 8280.

À titre de comparaison, le Xeon Platinum 8280 est une puce Cascade Lake lancée au deuxième trimestre de 2019 qui comporte 28 cœurs, une fréquence de base de 2,7 GHz et une cote thermique de 205 W. Utilisé en rack, Ampere va même jusqu’à dire qu’un rack de processeurs Altra peut offrir des performances brutes jusqu’à 120% supérieures à celles du 8280, a rapporté ARS Technica.

En 2018, Amazon a annoncé sa première puce de serveur ARM, la Graviton. Bien que cette puce de serveur ne semble pas avoir eu un impact durable sur le marché, Amazon a annoncé une nouvelle puce en mars 2020 appelée Graviton 2, qui, selon la société, offre un meilleur rapport qualité-prix qu’AMD et Intel dans de nombreuses charges de travail de serveur.

Amazon affirme que les utilisateurs de son service Web Elastic Compute Cloud, ou EC2, peuvent s’attendre à un rapport qualité-prix 40% supérieur. Pour les entreprises basées sur le cloud ou les entreprises de logiciels en tant que service, cela pourrait offrir de sérieux avantages concurrentiels, car elles dépenseraient moins d’argent à des vitesses de service comparables.

Marvell, le leader du marché des puces de serveur ARM, a également dévoilé un nouveau chipset ThunderX3 “Triton”, un morceau de 240W en silicium avec 96 cœurs. Selon Marvell, le ThunderX3 a toujours offert de meilleures performances que les puces Cascade Lake-SP d’Intel 2019 sur plusieurs flux de travail basés sur le cloud, tels que MySQL ou CDN.

Alors que des puces ARM tierces sont disponibles, ARM Holdings, la société qui conçoit les instructions des puces ARM, se lance également sur le marché lui-même. Peut-être le plus intéressant est les puces pour ordinateurs portables de l’entreprise, qui ont longtemps été à la traîne d’Intel mais semblent rattraper leur retard.

Le Cortex-A76, mis en œuvre pour la première fois dans le matériel en 2019, est une puce d’ordinateur portable qui offre à peu près les mêmes performances qu’un Intel Core i5-7300, a déclaré à CNET l’architecte en chef d’ARM Mike Filippo. Ce n’est pas des performances tout à fait étonnantes, mais cela suggère que ARM cherche à rattraper Intel et à les battre sur leur propre marché.

L’architecture serveur ARM Holdings a également fait sensation dans l’arène. En 2018, la société a annoncé une refonte de son architecture de serveur baptisée Neoverse N1. (Il convient de noter que l’architecture de la plupart des puces susmentionnées, comme Altra et Graviton 2, est basée.)

Depuis lors, ARM Holdings a publié des puces de serveur très ambitieuses, telles que la conception Ares de 2019.

L’importance des puces ARM hautes performances

La puce Neoverse ARM récemment annoncée est destinée aux applications serveur hautes performances.

Ce n’est un secret pour personne que le rythme des améliorations de performances d’Intel a ralenti, et la société souffre également d’autres problèmes. Le problème est que la société soutient essentiellement que le plafond de performance a été largement atteint et qu’il tire déjà pleinement parti de ce qui est possible avec les ordinateurs modernes.

Mais ARM propose une approche différente avec ses puces, promettant en 2018 que chaque génération de ses futures puces serait au moins 30% plus rapide que les générations précédentes. C’est bien au-delà de ce qu’Intel promet avec sa conception de puce actuelle.

Ce n’est que le silicium de première partie conçu par ARM lui-même. Cela ne concerne pas les puces personnalisées tierces fabriquées par Apple et d’autres sociétés, qui se sont largement révélées être des succès massifs sur le marché des tablettes, des smartphones et des appareils IoT.

Pour dire tout cela clairement, il semble que ARM et d’autres fabricants de puces investissent de sérieuses ressources dans la création de puces qui peuvent rivaliser avec le processeur x86. Non seulement dans le cas d’utilisation grand public bas de gamme, mais aussi au niveau du bureau et du serveur, se penchant davantage vers l’informatique haute performance.

En ce qui concerne l’impact sur les utilisateurs, il y en a de gros. Comme mentionné précédemment, les puces ARM sont généralement plus économes en énergie. Avec leurs vitesses de rattrapage, cela pourrait conduire à des appareils avec une durée de vie de la batterie beaucoup plus longue qui offrent toujours une performance. Ils produisent également moins de chaleur que les puces Intel et, lorsqu’ils sont combinés avec des mécanismes de refroidissement d’ordinateur ou de serveur, ils pourraient souffrir moins de la limitation des performances.

Le coût de fabrication et la facilité de déploiement peuvent également jouer un rôle majeur, faisant peut-être baisser le coût des ordinateurs ou d’autres appareils électroniques à long terme au niveau des consommateurs.

Et les puces ARM hautes performances arrivent à un moment où Intel patauge. La société a fait plusieurs promesses non tenues sur les améliorations de performances et les délais manqués, sans parler du fait que les vulnérabilités Intel au niveau des puces ont rendu beaucoup d’appareils moins sûrs.

ARM n’a pas connu ces problèmes, historiquement. Bien que cela soit largement attribuable à la part de marché, cela pourrait signifier que de nombreux fabricants d’ordinateurs auront un nouveau départ.

L’avenir des puces ARM

ARM a largement pris le pas sur le x86 d’Intel en ce qui concerne les périphériques, comme les serveurs et les postes de travail, qui alimentent le travail de notre monde. Mais il y a des courants sous-jacents dans l’industrie qui pourraient suggérer que les marées changent.

Les MacBook ARM attendus d’Apple seront probablement un point de basculement, selon le type de performances qu’offriront les puces Mac personnalisées d’Apple. Mais Project Catalyst pourrait également être un facteur majeur pour une transition plus large vers ARM, car il encourage les développeurs d’applications populaires à envisager sérieusement de prendre en charge l’architecture ARM.

Microsoft, le principal concurrent d’Apple dans le domaine des ordinateurs portables, a également lancé en 2019 une nouvelle gamme d’appareils Surface qui arborent ce que la société appelle la première puce ARM à 3 GHz: le SQ1.

L’épidémie de COVID-19 en cours pourrait également inciter à passer à ARM dans les sphères de serveur et de centre de données, car les grandes entreprises vont sérieusement envisager leurs mesures de performances par dollar sur le matériel critique à l’avenir. Les puces de serveur ARM sont moins chères que les puces Intel, et comme nous l’avons vu, leurs performances par watt ont tendance à être meilleures.

Il y a aussi d’autres facteurs. Partout, les besoins des centres de données évoluent rapidement. Parce qu’Intel est sur le point de devenir un monopole dans l’espace serveur, le passage aux serveurs ARM est un bon moyen pour les opérateurs de centres de données de s’approvisionner en processeurs auprès d’un plus large éventail de fournisseurs.

Bien sûr, il faudra sans doute un certain temps pour que ARM devienne aussi solidement ancré dans nos Mac au quotidien qu’Intel. Mais il y a maintenant des signes à l’horizon que cela devient une possibilité sérieuse, plutôt qu’une prédiction farfelue.

Apple et un ARM Mac

Apple ne va probablement pas prendre un processeur de série A et le déposer directement dans un Mac. Une puce personnalisée, conçue pour une utilisation Mac comme les autres puces ARM sont adaptées au marché des serveurs, est le scénario le plus probable. Il n’est pas nécessaire d’attendre des puces haut de gamme, mais ce sera probablement dans l’intérêt d’une transition en douceur pour ce marché.

La sagesse conventionnelle est qu’Apple commencera au bas de gamme, comme le MacBook et le Mac mini. Plus précisément, avec les ordinateurs portables, les puces basées sur ARM sont particulièrement bien adaptées pour offrir une excellente autonomie sans compromis sur les performances. Après une période de temps qui n’est pas encore claire, il déplacera les puces vers le matériel de niveau “Pro” – probablement lorsque la base d’utilisateurs “Pro” le demandera.

À l’heure actuelle, Apple pourrait offrir des performances haut de gamme avec des puces de poste de travail similaires à l’Altra et au ThunderX3 dans les mêmes enveloppes thermiques et électriques que les iMac Pro et Mac Pro utilisent maintenant avec le processeur Xeon. Le logiciel devrait suivre – c’est pourquoi cette transition ne sera probablement pas le jour et la date avec les modèles bas de gamme.

Dans une perspective plus large, Apple aurait évidemment intérêt à avoir un contrôle plus strict sur l’ensemble de sa pile, un objectif qu’elle a déjà atteint sur iPhone et iPad. Et les consommateurs apprécieront probablement les gains de performances Mac comparables à ceux de l’iPhone sur la plupart des appareils concurrents, sans parler des améliorations significatives de la durée de vie de la batterie et d’une réduction potentielle des coûts pour Apple.

La transition n’est peut-être pas la plus fluide, en particulier pour les développeurs ou les utilisateurs qui dépendent de plugins et de logiciels non mis à jour. Mais en tenant compte de développements comme Project Catalyst, cela semble inévitable.