"Una versión de Windows para RISC-V es posible": hablamos con Roger Espasa, CEO de Semidynamics

No ocurre todos los días que Europa lance un chip propio. Lo hicieron estos días con el EPAC1.0, un SoC que destacaba por utilizar la arquitectura RISC-V que plantea una fantástica alternativa para evitar la dependencia de ARM o de Intel y AMD.

Son varias las empresas y entidades involucradas en el desarrollo de ese chip, y en Xataka hemos tenido la oportunidad de hablar con Roger Espasa, CEO de Semidynamics. La empresa es la responsable de los núcleos 'Avispado' con arquitectura RISC-V que son parte integral de este diseño, y este ingeniero nos ha desvelado algunas claves del presente y sobre todo el futuro de una arquitectura que está generando una expectación sin igual en este segmento.

EPAC1.0 y el principio de algo potencialmente muy importante para Europa

La European Processor Initiative (EPI) es un esfuerzo conjunto de 10 países europeos en el que 28 partners colaboran "con el objetivo de ayudar a la Unión Europea a conseguir la independencia de tecnologías de chip e infraestructura en Computación de Alto Rendimiento (HPC)".

El primer fruto de esa colaboración es el EPAC1.0, un SoC (System-on-a-Chip) basado en la arquitectura RISC-V que en los últimos años ha ido ganando más y más relevancia y que se ha situado como la alternativa clara a la arquitectura ARM.

Este chip combina varias tecnologías de aceleración especializadas para el ámbito del HPC. En concreto contiene cuatro VPU formadas por núcleos Avispado desarrollados por Semidynamics y una unidad de procesamiento vectorial diseñada por el Barcelona Supercomputing Center y la Universidad de Zagreb.

Hay otros componentes importantes en este chip en el que han intervenido otros organismos de investigación y académicos, y el resultado se ha producido con la tecnología 22FDX de GlobalFoundries para integrarse en un FPGA diseñado por FORTH, E4 y la Universidad de Zagreb. Este es el primer paso de un diseño que espera ir pronto a fotolitografías de 12 nm e inferiores, y que permitirá ser integrada en centros de supercomputación.

Sin embargo la nota más llamativa de este hito está en el uso de la arquitectura RISC-V. Para hablar de lo que supone este logro hemos tenido la oportunidad de charlar con Roger Espasa, CEO de Semidynamics, que nos ha explicado el impacto de esta arquitectura y su prometedor futuro.

Un largo bagaje tras el cual llegó la creación de Semidynamics

Espasa sabe de lo que habla: fue ingeniero en Intel durante más de 14 años en los cuales trabajó por ejemplo en el desarrollo de los procesadores Xeon. Más tarde pasaría a trabajar para Broadcom en sus núcleos ARM, y trabajó también para Esperanto Technologies como Chief Architect.

En 2016 cambió de rumbo y fundó Semidynamics, una empresa dedicada al desarrollo de núcleos RISC-V orientados en esencia a aplicaciones de inteligencia artificial y aprendizaje atomático. Con sede en Barcelona, Semidynamics se ha convertido en una de las participantes en la iniciativa europea EPI, y eso les ha permidido tener una visión clara del presente y futuro de la arquitectura RISC-V.

En Semidynamics "inicialmente nos dedicamos a servicios a terceros y fabricamos un core para Esperanto Technologies y la propiedad intelectual sería de ellos", pero más tarde decidieron "diseñar nuestras propias cosas", y hay dos objetivos claros de futuro.

El primero es "vender nuestra tecnología a terceros para que puedan integrarla en sus chips". La segunda, no solo diseñar y crear esos "planos" para otros fabricantes, sino convertirse en fabricantes ellos mismos.

Eso, nos explicaba Espasa, es complejo y "la inversión de capital es muy alta. Hay que bajar el riesgo, y para ello hay que contratar ingenieros que permitan garantizar que todo va bien. La combinación de capital riesgo y préstamos bancarios hace que esto no sea nada fácil en Europa, mientras que en Silicon Valley es algo más factible".

El papel de Semidynamics en EPAC

En febrero de este año pudimos hablar con Mateo Valero, director del BSC, y él comentaba cómo RISC-V era la mejor baza de los centros de supercomputación europeos para independizarse de las CPUs estadounidenses.

Espasa se mostraba "totalmente de acuerdo con esa visión". De hecho, nos confesaba, Valero fue director de su tesis doctoral y trabajan juntos en el proyecto europeo. En el BSC ya hicieron una apuesta fuerte por ARM en el pasado con el proyecto Mont Blanc, pero algo pasó.

Este ingeniero asistió a la 2ª conferencia de RISC-V y se quedó muy sorprendido. "Esperaba que allí hubiese cinco ancianos y me encontré con una sala a reventar y con gente muy importante ahí metida". Fue ahí cuando pensó que "esto va a explotar", algo que se fue reforzando con eventos externos como el Brexit y que hacían que la situación con ARM "no pintase bien".

Ese fue uno de los detonantes de que el BSC se diese cuenta de que los tiros podrían ir por ahí. El proyecto Mont Blanc quedó en segundo plano y este centro, confesaba Espasa, "hizo un montón de trabajo convenciendo a la UE de que RISC-V era el camino y poniendo todo en marcha".

Semidynamics se convirtió en parte integral de la EPI, y se puso a trabajar en su núcleo de alto ancho de banda 'Avispado', que destaca especialmente por su tecnología 'Gazzillion Misses' y del que por ejemplo hay una buena descripción técnica en esta presentación (PDF) o en ese vídeo insertado al comienzo de este segmento del artículo en el que precisamente se habla en más detalle de todas sus características.

Como nos explicaba Espasa, en Semidynamics querían diferenciarse de otros diseñadores de núcleos RISC-V y de hecho comparaba esta tecnología con la de Intel. "Cuando uno no encuentra datos en la caché de nivel uno (L1), puede pedir hasta 10 cosas al sistema de memoria. Si quieres pedir 11 te fastidias y te esperas, pero eso no es suficiente en supercomputadores".

Con sus núcleos han hecho "un diseño especial para pedir entre 64 y 128 cosas al sistema de memoria". Esto es importante para el aprendizaje automático, para sistemas de recomendación, para sistemas de gestión de caché como Redis o Memcached y también para entornos HPC.

Tres ventajas de RISC-V sobre ARM

El dominio de la arquitectura ARM sobre todo en el mercado de los dispositivos móviles es apabullante, y precisamente por eso nos preguntábamos qué era lo que estaba generando tanta expectación en la alternativa RISC-V.

Espasa nos comentaba cómo había tres ventajas fundamentales de esta arquitectura sobre la ARM. La primera es que "RISC-V es un sistema abierto, un montón de gente ha colaborado en definir el juego de instrucciones".

De esa definición, nos contaba este ingeniero, "sale 'un PDF', y la gran diferencia es que si quieres hacer un chip ARM puedes pedirles que te 'manden el PDF', pero te cobran un dineral". En RISC-V el juego de instrucciones es abierto, aunque luego el chip sí cueste dinero.

La segunda ventaja es la capacidad de adaptar RISC-V a cada necesidad. "La gente quiere añadir sus propias instrucciones porque hay aplicaciones médicas o aplicaciones de computación cuántica que por ejemplo plantean distintos requisitos", explicaba Espasa.

"RISC-V está pensado para decir 'tranquilo, invéntate tu instrucción, añádela y listo, la integramos'". Hace años eso en ARM era dificilísimo: según Espasa podías pedirla, pero igual tardaban tres años en tenerla lista. En RISC-V esa capacidad de personalizar es total y mucho más rápida, y "eso ha generado un interés enorme".

La tercera ventaja no viene directamente de RISC-V, sino "de la situación de ARM", que pasa por un momento complicado ante la potencial compra por NVIDIA y el Brexit. Con RISC-V tenemos una arquitectura "Open Source desde el primer día, extensible desde el primer día y que también puede ayudar a reducir costes".

Para Espasa esa incertidumbre con ARM no hace más que favorecer a RISC-V. "Solo con el anuncio de la compra hubo empujón a RISC-V, así que si se confirma es razonable pensar que habrá otro empujón".

"Veo a RISC-V entrando en Android"

El presente de esta arquitectura es desde luego llamativo, pero su futuro es aún más prometedor. Le preguntábamos a Roger Espasa por su potencial como alternativa real a ARM en los campos que esta opción domina hoy en día.

"Si nos vamos atrás en el tiempo", explicaba, "las arquitecturas van ligadas a un ecosistema de software. No hay arquitectura si no hay ecosistema software. El ecosistema bancario vive todavía en la arquitectura 360 de IBM y no va a morir nunca".

Lo mismo ocurre con la arquitectura x86, que "va ligada a Windows y mientras Windows siga será muy difícil que esa arquitectura muera". La situación con ARM es análoga. "Tiene la gran explosión con los móviles gracias a que es más ligera, tiene menos consumo y es más apropiada en ese ámbito". Por eso ha sido la elegida por Android e iOS para sus ecosistemas.

Sin embargo para Espasa "a RISC-V le va a costar un poco, pero puede entrar en el ecosistema Android. La razón es que  hay una batalla muy fuerte por el coste, y veo a RSIC-V entrando en Android. En iOS es más complicado, pero por ejemplo veo a RISC-V entrando muy fuerte en IoT y en IA y seguramente el ecosistema IA será RISC-V".

De hecho este es el enfoque esencial para Semidynamics. La arquitectura RISC-V será fundamental para el ecosistema de inteligencia artificial, "creemos en ello y estamos trabajando para ofrecer nuestras soluciones". Aún así, aclara, "RISC-V coexistirá con otras alternativas durante muchos años".

"Windows podría sacar versión RISC-V"

Nuestra última pregunta iba dirigida a la inevitable comparación con esa interesante irrupción de los chips M1 de Apple en la informática de escritorio. La arquitectura ARM ha demostrado ser una opción más que válida no solo en dispositivos móviles, sino también en PCs y portátiles. ¿Puede RISC-V aspirar a algo así?

El CEO de Semidynamics explicaba que "no veo que portátiles y sobremesas vayan a desaparecer, los veo coexistiendo mucho tiempo con tabletas y móviles, y en una búsqueda de coste también Windows podría sacar versión RISC-V, quizás a 3-4 años vista".

No obstante el foco de estos chips a corto plazo estará en otros campos. Para Espasa en 2021 y 2022 "se van a ver un montón de anuncios en todos los segmentos de IoT y en procesadores de inteligencia artificial. Se verán anuncios en el mundo de los 'application processors'

Lo que tiene claro Espasa es que "la gente está entrando en RISC-V para diversificar, no para concentrar", y desde luego esta arquitectura Open Source es cada vez más popular y reconocida. El interés es enorme incluso por gigantes como Intel, de la que este verano se rumoreaba que tenía la intención de comprar SiFive, empresa de referencia en el mundo RISC-V.