Huawei wil chipdominantie Intel doorbreken met Kunpeng

Huawei ziet met Kunpeng een kans in de chipmarkt. De chipactiviteiten worden dan ook uitgebreid en er vinden forse investeringen plaats. Het bedrijf zegt de concurrentie met Intel niet te zoeken, maar dat doet het wel degelijk. Feit is dat het bedrijf gedwongen wordt, aangezien het geen processoren meer kan kopen bij Intel vanwege Trumps handelsverbod. Er moet een goed alternatief komen. Dat alternatief is niet verkrijgbaar in de markt, dus moet Huawei het zelf bouwen. Een grote uitdaging, al is Huawei erg dichtbij wanneer je een beetje out-of-the-box denkt.

Volgens Huawei gaat de behoefte in processoren de komende jaren veranderen. De vraag naar zogenaamde “rule based computing”-chips is momenteel heel groot. Bij zulke processoren is een antwoord heel duidelijk: zwart of wit, een 1 of een 0. In de toekomst wordt het antwoord grijzer en ligt de waarheid in het midden. Dan geeft een computerchip aan voor hoeveel procent het wit of zwart is, of het bijvoorbeeld 0.19845 of eerder 0.92333 is. Dat noemt men “statistical computing”. Het is afgeleid uit het feit dat machine learning en AI steeds meer gemeengoed aan het worden zijn. Hierdoor veranderen applicaties en de manier waarop we ze gebruiken. Als de applicaties veranderen, verandert ook de behoefte naar het type rekenkracht. Dat is de redenatie van Huawei.

Door die verandering stelt het bedrijf een kans te zien om fors te investeren in de ontwikkeling van nieuwe chips. Het verhaal klinkt niet verkeerd, maar gezien de politieke situatie kunnen we er niet omheen dat Huawei ook gedwongen wordt. Huawei heeft een alternatief voor de Intel-processor nodig. Het mag immers geen zaken meer doen met Amerikaanse bedrijven. In de datacentermarkt kan je op dit moment niet zonder Intel. Toch is Huawei erin geslaagd om de eigen clouddiensten van de Huawei Consumer-divisie volledig te draaien zonder Intel processoren. Die draaien al op de nieuwe Kunpeng-chip.

Huawei investeert fors in zijn nieuwe chipdivisie. In juli van dit jaar werd er nog eens 436 miljoen dollar (ongeveer 391 miljoen euro) gestopt in de ontwikkeling van de Kunpeng-chips. Dat Huawei chips ontwerpt is overigens niet nieuw. Het ontwerpt al heel wat jaren chips voor de eigen smartphones, maar ook modemchips maakt het bedrijf zelf. Huawei koopt licenties op ontwerpen bij ARM voor het maken van chips. Die ontwerpen worden vervolgens verbeterd en uitgebreid door HiSilicon, een dochteronderneming van Huawei.

Concurreren met Intel op prestaties is kansloos

Intel is al jaren zeer dominant op de chipmarkt. De Intel-processoren zijn het snelst, die positie is al 10 jaar onveranderd. AMD heeft de afgelopen jaren flink zijn best gedaan om het gat te dichten en dat lukt aardig. In de pc-markt zie je AMD steeds meer, de prijs/prestatie verhouding is bij AMD gewoon beter. In het datacenter is Intel echter nog extreem dominant. De brute rekenkracht die met de Intel-chips kan worden bereikt is ongekend. Ongeacht hoe succesvol AMD gaat worden, ook dat is een Amerikaans bedrijf. Daar heeft Huawei dus niks aan, want daar mag het geen zaken mee doen. Als Huawei een alternatief wil op de Intel-processor in het datacenter, dan moet het die zelf ontwikkelen.

Eerlijk is eerlijk, dat lijkt op voorhand een kansloze missie. Intel beschikt over de zogenaamde x86-chips, waar alleen Intel, AMD en VIA een licentie op hebben. Daar kan het bedrijf geen gebruik van maken. Huawei moet met een geoptimaliseerd en verbeterd ARM-ontwerp de concurrentie met Intel aan gaan. ARM is meer bekend van de chips in smartphones en tablets. Die zijn de afgelopen jaren wel veel sneller geworden, maar het gaat in prestaties is nog steeds enorm. Intel zit ook niet stil bij de ontwikkeling van de processoren. Toch heeft Huawei een manier gevonden. Het vraagt alleen om een andere benadering, een out-of-the-box gedachte.  

De verschillende Huawei chipsets

Huawei heeft op dit moment vier verschillende chipsets; Ascend, Kirin, Kunpeng en Honghu. Al deze chips hebben een ander doel. Zo zijn de Ascend-chips geoptimaliseerd voor kunstmatige intelligentie. Als er machine learning-modellen doorgerekend moeten worden is de Ascend-chip zeer effectief. Huawei heeft op dit moment naar eigen zeggen de snelste AI-oplossing ter wereld, wanneer de Ascend-chips worden gecombineerd in de Atlas 900.

Daarnaast zijn er de Kirin-chips, deze worden door Huawei gebruikt in onder meer smartphones, tablets en andere slimme devices. Honghu-chips gebruikt het bedrijf in slimme beeldpanelen. Tot slot is er dus de Kunpeng, de chip die het uiteindelijk direct op moet gaan nemen tegen de Intel Xeon-processoren in datacenters. Aan die chips besteden we in dit artikel de meeste aandacht.

Natuurlijk hebben we de vraag gesteld waar Huawei staat met de Kunpeng-chip in verhouding tot de laatste Intel Xeon-processoren? Hoe zijn de prestaties? Hier hebben we geen eenduidig antwoord op kunnen krijgen. Huawei stelt niet als doel te hebben te concurreren met Intel, ook al is de Kunpeng wel een alternatief voor de Intel-processor. Uiteindelijk loopt Intel nog steeds ver voorop als het gaat om de pure prestaties. Huawei stelt echter dat de prestaties niet de heilige graal zijn. Volgens Huawei gaat het uiteindelijk om het totaalplaatje, wat biedt een chip naast prestaties, voor welke workloads is het geschikt of zelfs geoptimaliseerd? Dus daar hebben we ons in verdiept, want hoe kan Huawei met een minder presterende Kunpeng-chip toch concurreren met Intel?

Moet je een chip meten op prestaties, op efficiëntie of totale kosten?

Huawei heeft zich bij het ontwikkelen van de Kunpeng gerealiseerd dat het gat dichten met Intel een illusie is. Wat het bedrijf vervolgens heeft gedaan is zich afgevraagd: als we niet mee kunnen doen op pure prestaties, wat kunnen we dan wel? Vervolgens heeft het bedrijf een aantal stappen gezet die van de Kunpeng een meer volwaardige chip maakt en niet alleen een processor. Eigenlijk is de Kunpeng een system-on-a-chip (SoC) en geen processor (CPU).

De basis van de Kunpeng-chip bestaat uit 64 cores met een kloksnelheid van 2,6GHz, daarnaast biedt het ondersteuning voor twee 100Gbit/s poorten en 8 kanaals DDR4-geheugen. In de processor zelf zijn optimalisaties opgenomen voor het snel uitvoeren van processen over meerdere cores, het versleutelen van webverkeer en het opslaan en ophalen van data middels distributed storage. Deze specialisaties zorgen ervoor dat de chip op een aantal gebieden excelleert boven een normale processor.

Optimalisatie voorbeelden

Vrijwel al het webverkeer gaat vandaag de dag versleuteld over de lijn. Nadat in 2014 duidelijk werd dat overheden massaal het internetverkeer aftapte en mensen hun privacy toch wel belangrijk vonden, veranderde het internet in hoog tempo. Waar berichtendiensten als WhatsApp onversleuteld waren, is dat tegenwoordig wel anders. Ook het dataverkeer tussen datacenters of een simpele blog is tegenwoordig voorzien van encryptie. Dat betekent dat bij elk verzoek de server de data die wordt verzonden moet versleutelen, die taak wordt normaliter door de processor voor zijn rekening genomen. Bij de Kunpeng-chip is dat niet het geval, die heeft een aparte module die is geoptimaliseerd voor encryptie, waardoor de processor kan worden ingezet voor andere taken. Het encryptieproces is daarnaast 45 procent sneller dan bij Intel, aldus Huawei.

De optimalisatie van distributed storage is zeer interessant voor cloudachtige omgevingen. Met deze optimalisatie kan data op verschillende systemen staan opgeslagen. Hierdoor is het schaalbaarder en betaalbaarder dan een grote centrale opslagunit. De optimalisaties in de chip zorgen er echter voor dat data wel snel opgehaald kan worden.

De ingebouwde netwerkmodule zorgt op zijn beurt voor een up- en downlink van 10 Gbit/s. Sneller dan de meeste netwerkkaarten vandaag de dag. In servers waar de Kunpeng wordt gebruikt kan door de ondersteuning van twee poorten 20Gbit/s worden verdeeld over de workloads op 64 cores. Dat is meer dan voldoende en doordat de netwerkmodule in de chip zit gebakken is de latency minimaal.  

Vergelijk optimalisaties met videobewerken op mobiel apparaat

Het zijn allemaal kleine optimalisaties, maar die kunnen uiteindelijk een groot verschil maken. Het is een beetje te vergelijken met videobewerken op  een smartphone of tablet versus een desktop computer met een snelle processor en videokaart. Door de opkomst van de mobiele apparaten worden er steeds meer video’s gemaakt. Mensen willen die daarna snel kunnen bewerken en delen via sociale netwerken. Dit duurde in het begin allemaal erg lang, toen zijn de chipfabrikanten video encoding gaan optimaliseren in de mobiele chips. Het bewerken en daarna renderen van bijvoorbeeld een 4K-video gaat over het algemeen veel sneller op een iPad dan een desktop computer.  

Eigenlijk doet Huawei nu hetzelfde met het versleutelen van de data of het routen en verwerken van het netwerkverkeer. Het ontlast de CPU en gebruikt een specifieke module in de chip die hier helemaal voor is ingericht, waardoor het sneller en efficiënter gaat. Hierdoor kunnen bepaalde workloads efficiënter worden gedaan. In een van de vele slides over Kunpeng-chip is bijvoorbeeld te lezen dat MySQL zo’n 35 procent beter draait op een Kunpeng-chip vanwege dit soort optimalisaties.

Voordelen ARM ten opzichte van x86

Huawei profiteert daarnaast ook van enkele voordelen die ARM-chips met zich meebrengen ten opzichte van x86. Zo zijn ARM-chips veel energiezuiniger. Dat is ook de reden waarom Intel nooit succesvol is geworden met eigen chips voor mobiele apparaten. Het energieverbruik lag simpelweg te hoog. Daarnaast worden ARM-processoren minder warm en hebben ze minder koeling nodig. Hierdoor kunnen er meer Kunpeng-chips dicht bij elkaar worden geplaatst.

Volgens Huawei kunnen er 30 procent meer servers in een rack worden gestoken als die gebruikmaken van Kunpeng in plaats van Intel. Huawei biedt nu al configuraties aan waarbij er 10.240 cores per rack kunnen worden geleverd. Dat zijn 160 Kunpeng-chips in één rack.

De markt bepaalt uiteindelijk, maar interessant is het zeker

Als we uiteindelijk de Kunpeng moeten vergelijken met Intel wordt het lastig. Op pure prestaties wint Intel. Voor een on premise-databaseserver waarbij je licentie per CPU of rekenkern hebt, zal je altijd voor Intel kiezen. Bedrijven die echter bezig zijn met het bouwen van een private cloud die goed schaalbaar moet zijn, waarbij vrijwel alles Linux gebaseerd is of in containers draait, daar kan Kunpeng wel degelijk interessant zijn. Zeker met de optimalisaties in de chip. Je hebt misschien wel iets meer Kunpeng-cores nodig dan Intel-cores, maar dat hoeft niet erg te zijn.

De voordelen op een rij:

  • Kunpeng is 30 procent energiezuiniger, minder stroomkosten;
  • Je kan meer Kunpeng gebaseerde servers kwijt in een rack, in totaal 160 Kunpeng-chips;
  • ARM-chips zijn goedkoper dan Intel-chips, zeker voor Huawei;
  • Sommige taken worden efficiënter uitgevoerd; encryptie, netwerk en storage;

De vraag is nu: als je de prestaties en workloads gaat vergelijken en daarbij de kosten over een periode van 3 tot 5 jaar neemt, hoe dicht die dan bij elkaar liggen, of in wie zijn voordeel die uitvallen. Dat is enorm lastig uit te rekenen en per bedrijf verschillend. Wij denken dat het aardig dicht bij elkaar in de buurt komt. Daarnaast wist Huawei vol trots te melden dat de complete Huawei Consumer Cloud inmiddels op Kunpeng draait en niet op Intel. Alle clouddiensten voor Huawei-smartphones zijn dus Kunpeng-gebaseerd.

Aangezien Huawei de tweede smartphonefabrikant ter wereld is, heb je een behoorlijke cloudomgeving nodig, bijvoorbeeld voor het verstrekken van updates, themes, apps, etc. Het zou mooi zijn als een paar grote bedrijven op korte termijn Kunpeng omarmen en inzicht kunnen bieden in de vergelijking met Intel en het kostenplaatje.

Kunpeng te koop bij partners in Europa

Veel grote telecomproviders in Europa zijn reseller van Huawei en bieden de mogelijkheid om een private cloud op te zetten in je eigen datacenter op basis van Huawei technologie. Die zijn nu steeds meer Kunpeng gebaseerd. Op dit moment heeft Huawei een drietal servers op de markt gebracht die op Kunpeng zijn gebaseerd en die bedrijven kunnen kopen. Ook heeft Huawei zijn eigen Huawei Cloud, daar heeft Kunpeng inmiddels ook zijn intrede gemaakt.

Potentie

Het mag duidelijk zijn dat Huawei out-of-the-box heeft gedacht bij de ontwikkeling van deze chips. Wij vinden het in elk geval enorm slim, om niet voor de pure prestaties te gaan, maar je te onderscheiden op workloads en efficiëntie. Met de recente extra investering van 436 miljoen dollar in de Kunpeng-chips, zullen er ongetwijfeld opvolgers gaan komen die nog beter zijn.

Daarnaast heeft Huawei beloofd om 1,5 miljard dollar te investeren in het ontwikkelaarsprogramma. Huawei wil ervoor zorgen dat er voldoende tools beschikbaar zijn om applicaties geschikt te maken voor de Kunpeng-chips. Het compileren van applicaties naar ARM heeft Huawei nog eenvoudiger gemaakt, daarnaast zijn er tools die code kunnen optimaliseren of advies kunnen geven hoe applicaties nog effectiever gebruik kunnen maken van Kunpeng.

Deze ontwikkeltools werken overigens niet alleen voor Kunpeng, maar ook voor andere chipsets van Huawei, zoals de Ascend, die gericht is op AI. In totaal wil Huawei 5 miljoen extra ontwikkelaars aantrekken die applicaties bouwen op het Huawei-chipsets.