L’Europe n’entend pas relâcher l’effort de développement de processeurs européens de calcul intensif. Le projet EPI (European processor initiative), qui se termine en novembre 2021, sera prolongé de trois ans avec un budget d’environ 70 millions d’euros, financé pour moitié par EuroHPC et pour moitié par les Etats participants, dans le cadre du programme d’innovation Horizon Europe. L’objectif est de faire émerger des processeurs conçus en Europe pour les futurs supercalculateurs exaflopiques prévus par l’initiative EuroHPC à l’horizon 2023-2024.
Lancé en décembre 2018 avec un budget de 80 millions d’euros sur trois ans, le projet EPI mobilise 28 partenaires de dix pays européens, dont Atos, le CEA, GENCI, Kalray, ProvenRun, Menta et SiPearl pour la France. Il est coordonné par Atos, seul constructeur européen de supercalculateurs.
« Le calcul intensif et la simulation numérique représentent de gros enjeux de souveraineté, en raison des rôles qu’ils jouent dans des domaines d'avenir comme les jumeaux numériques, l’intelligence artificielle ou l’industrie 4.0 », explique à L’Usine Nouvelle Eric Monchalin, vice-président d'Atos, qui a pris la présidence du consortium EPI en juillet 2021.
Réduire la dépendance de l'Europe
« La Commission européenne a compris dès 2015 l’importance stratégique de se doter de capacités de calcul à la pointe et de maîtriser les technologies au cœur des supercalculateurs, les microprocesseurs. Elle ambitionne de faire de l’Europe l’une des quatre plus grandes puissances de calcul intensif dans le monde aux côtés des Etats-Unis, de la Chine et du Japon », se félicite le dirigeant d'entreprise.
La prolongation du projet EPI s’inscrit dans la stratégie industrielle de Thierry Breton, commissaire européen en charge du marché intérieur. Son objectif est de réduire la dépendance de l’Europe dans les puces électroniques, qui constituent le fondement technologique et le moteur de développement de tous les secteurs, de la défense à l’électroménager, en passant par l’aéronautique, l’automobile, le ferroviaire, la santé ou l’énergie. Alors que la Chine et le Japon ont développé leurs propres processeurs de supercalculateurs, l’Europe dépend toujours dans ce domaine de fournisseurs exclusivement américains tels qu'Intel, AMD et Nvidia.
Start-up tricolore
Les supercalculateurs tendent à adopter une architecture hybride combinant des processeurs génériques de calcul (comme les Xeon d’Intel et Epyc d’AMD) et des accélérateurs de calcul (comme les V100 de Nvidia et Instinct d’AMD) dans certaines tâches comme l’intelligence artificielle. Le projet EPI vise le développement de ces deux types de processeurs.
Dans les processeurs génériques de calcul, le consortium EPI a passé le relais à SiPearl, une start-up créée en juin 2019 en France par Philippe Noton, un ancien d’Atos. La jeune pousse espère commercialiser son processeur en 2022 en s’appuyant sur la technologie de la société britannique ARM, celle-là même que le Japon, via son constructeur Fujitsu, exploite pour son processeur de calcul intensif, l’A64FX. Sa puce sera fabriquée auprès du fondeur taïwanais TSMC.
Des tests concluants
Le consortium EPI poursuit le développement de l’accélérateur de calcul. Il a annoncé en juin 2021 la finalisation de la conception de la puce de test EPAC 1.0 sur la base de l’architecture open source RISC-V. Et en septembre 2021, la réception de 143 échantillons fabriqués chez le fondeur GlobalFoundries, à Dresde, Allemagne, en technologie FD-SOI française de 22 nanomètres.
« Le consortium a accompli un travail remarquable, fruit de la collaboration de dix partenaires de sept pays, se félicite Eric Monchalin. Les premiers tests effectués sont encourageants. Nous allons poursuivre les tests pour valider les choix de conception. Ensuite, nous continuerons le développement pour ajouter des fonctionnalités, les multiplier et préparer la puce à une gravure plus fine. »
Puce plus petite, efficace et sobre
Alors que Nvidia propose des accélérateurs génériques, dérivés de ses processeurs graphiques, les développeurs européens ont fait le pari de créer des briques spécialisés qui offrent l’avantage de rendre la puce plus petite, plus efficace et plus sobre. « C’est important, car la consommation d’énergie représente un grand enjeu avec le passage dans le calcul intensif à l'échelle des Exaflops, souligne Eric Monchalin. Et c’est un atout majeur pour être compétitif avec les accélérateurs de Nvidia.»
Aujourd'hui, les supercalculateurs les plus puissants en service affichent des puissances de calcul en pétaflops (1 pétaflops vaut 1 million de milliards d'opérations en virgule flottante par seconde). Tous les grands pays sont en course pour passer à des machines de calcul avec des puissances qui se chiffrent en exaflops (1 exaflops vaut 1 milliard de milliards d'opérations en virgule flottante par seconde).
Processeur et accélérateur sur la même puce
C’est SemiDynamics, une société espagnole comparable à ARM, qui pourrait se charger de l’industrialisation et la commercialisation de l’accélérateur. Elle devra passer du statut de fournisseur de blocs de propriété intellectuelle, c'est-à-dire de dessins pour la conception de circuits intégrés complexes, à un fournisseur de puces. Un sacré saut en perspective !
Eric Monchalin prévoit ensuite l’intégration des processeurs de SiPearl et SemiDynamics dans une seule puce avec la technologie d’assemblage « Chiplet » qui consiste à connecter les deux circuits intégrés, posés côte à côte sur une plaque de silicium, et à monter l’ensemble dans un même boîtier.
