Ni Intel ni AMD: arquitecturas de CPU alternativas

Rubén Castro, 16 junio 2021

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Hasta ahora, el mercado de las CPU de ordenadores ha estado marcado por el duopolio de Intel y AMD. Sin embargo, eso no significa que no existan otras CPU de escritorio.

Desde los diseños de alto rendimiento de Arm hasta los chips especializados del gobierno ruso, hay una plétora de chips que no son de Intel ni de AMD y que alimentan ordenadores de sobremesa. En algunos casos, a través de los canales adecuados podemos conseguir procesadores tan exóticos como el de la línea de chips Zhaoxin Kaixian… Vamos a ver qué CPU alternativas hay a AMD e Intel.

Otros fabricantes de CPU

Arm

El mejor ejemplo es el de Arm que viene a desafiar el statu quo en el escritorio. El año pasado, Apple lanzó nuevos MacBooks que, por fuera, parecen idénticos a los de la generación anterior de Intel, pero por dentro Apple inició silenciosamente una revolución en el espacio del PC. Los Macs M1 incorporan un SoC de 5nm de Apple, con núcleos Arm altamente personalizados. Desde el punto de vista arquitectónico, el M1 tiene más en común con el chip A14 Bionic del iPhone que con las piezas x86 orientadas a la movilidad de AMD o Intel.

El M1 requiere una capa de traducción Rosetta para convertir el código x86 en algo que el M1 pueda ejecutar. A pesar de la sobrecarga en las aplicaciones heredadas, el M1 puede superar a Intel Comet Lake en algunas cargas de trabajo x86. Además, en aplicaciones nativas, puede arrasar con la competencia.

Apple tiene previsto eliminar gradualmente los chips x86 de los Mac en los próximos dos años. A nivel mundial, macOS tiene menos de un 7 por ciento de cuota de mercado en el mercado de PC. Esto significa que las piezas de silicio de Apple no sustituirán por arte de magia a los Tiger Lake U. Sin embargo, el paso de Apple al M1 probablemente animará a otros fabricantes a tomar en serio a Arm en el PC.

Ya en 2012, Microsoft Surface RT contaba con un SoC Arm que ejecutaba una versión de Windows. Sin embargo, la velocidad, la compatibilidad de las aplicaciones y una serie de otros problemas han mantenido a Arm on PC fuera de los focos. El M1 podría ser una señal de lo que está por venir, con una gama más amplia de productos como el Samsung Galaxy Book S equipado con Qualcomm 8cx. Sin embargo, dentro de cinco años, los chips que no sean de Intel ni de AMD podrían ser habituales en los ordenadores de sobremesa y portátiles. Y la gran mayoría de ellos serían máquinas Arm.

Zhaoxin

Zhaoxin es un fabricante chino de x86 a punto de entrar en las grandes ligas. La empresa VIA, con licencias de x86, lanzó en 2013 Zhaoxin como una empresa conjunta con el gobierno de Shanghái, como parte de los esfuerzos de China para reducir su dependencia de la tecnología extranjera. VIA sigue siendo propietaria de una participación minoritaria en Zhaoxin y, lo que es más importante, proporciona una licencia x86, lo que permite a Zhaoxin crear sus propias CPU de escritorio.

Las CPU de Zhaoxin Kaixian se fabrican en el proceso de 16 nm. El KaiXian-U6880A, que es su chip de gama alta, puede comprarse e instalarse en un sistema de juegos, suponiendo que se viva en China. Se trata de un procesador de 8 núcleos que funciona a una velocidad relativamente baja de 3,0 GHz. El U6880A carece de hyperthreading, relojes “boost” o caché L3. Los benchmarks indican que el U6880A rinde más o menos a la par que la APU AMD A10-9700 de cuatro núcleos, una evolución de los antiguos diseños Bulldozer de AMD de alrededor de 2016.

El U6880A no es exactamente lo que llamaríamos una “buena” CPU para juegos ya que es superada por el Athlon 200GE de doble núcleo. No obstante, la CPU de Zhaoxin es suficiente para ofrecer frecuencias de cuadro superiores a 30 FPS en títulos AAA como Hitman 3 y Far Cry 5.

La próxima generación de la serie KX-7000 de Zhaoxin está supuestamente construida en el nodo de proceso de 7nm. Esto abre la puerta a mayores velocidades de reloj y a una mayor eficiencia. Queda por ver cómo se comportarán estas piezas frente a Alder Lake y Zen 4. Sin embargo, el liderazgo en rendimiento bruto no es exactamente el objetivo aquí. Se trata de una alternativa x86 de origen chino disponible en el mercado, que manejará la mayoría de las cargas de trabajo ordinarias con facilidad.

Elbrus

La arquitectura Elbrus diseñada por el gobierno ruso y que recibe su nombre del Monte Elbrus es otro intento de autosuficiencia tecnológica. Sin embargo, a diferencia de los chips de Zhaoxin, Elbrus está diseñado únicamente para satisfacer las necesidades informáticas seguras del gobierno ruso por lo que no es posible comprarlo.

El gobierno ruso tiene dos usos principales para Elbrus: los servidores HPC para el mundo académico y la investigación, y los PC de máxima seguridad para el ejército y otros sectores sensibles.

MCST, un fabricante ruso de semiconductores surgido del principal equipo de investigación informática de la Unión Soviética, lleva casi 30 años fabricando chips basados en el ISA Elbrus. No son chips x86. Sin embargo, Elbrus cuenta con traducción binaria, al igual que el Apple M1. Esto permite que el hardware Elbrus ejecute programas x86 y entornos de SO como Windows.

Hace unos meses, MCST presentó el Elbrus 16S. Se trata de un chip de 16 nm que funciona a 2,0 GHz y ofrece hasta 1,5 TFLOPs de cálculo. Curiosamente, el Elbrus-16S admite implementaciones de cuatro zócalos con hasta 16 TB de RAM, algo que no es posible ni siquiera en el hardware de servidor de AMD e Intel.

SHAKTI

Los investigadores del Instituto Indio de Tecnología presentaron esta plataforma basada en RISC-V en 2018. Las fundiciones de silicio indias aún están en pañales. Como resultado, los últimos procesadores de la serie Shakti E están construidos en el proceso de 180nm y tienen una velocidad de reloj de hasta 100 MHz. No se trata de chips construidos para cargas de trabajo convencionales. En su lugar, la serie E de Shakti se centra en el IoT de bajo consumo y en casos de uso embebido, como los sensores.

Aunque el núcleo de la IP de Shakti se desarrolló con financiación gubernamental, son fabricados por InCore Semiconductors. Sin duda, pasará un tiempo antes de que la industria india de semiconductores se ponga a la altura de Intel (o incluso de Zhaoxin). Sin embargo, es un paso en la hoja de ruta.

En el presente, los chips Shakti pueden utilizarse en una amplia gama de cargas de trabajo de IoT comerciales y gubernamentales. Es probable que no veamos una CPU de sobremesa Made in India en los próximos cinco años, como mínimo, pero se han sentado las bases.

Resumen

Intel y AMD siguen siendo los dominantes en el espacio de las CPU de escritorio, sin embargo, los procesadores Arm van a ganar muchísima cuota de mercado en los próximos años.

Por otro lado, los preocesadores de China, Rusia e India están más pensados en la autosuficiencia tecnológica que en competir directamente con los rivales americanos, pero con el tiempo quién sabe hasta dónde pueden llegar.