Wat is EPI? Europese processoren op komst

Op 22 december meldde het European Processor Initiative (EPI) de succesvolle afronding van de eerste fase van hun project. Wat houdt dat juist in? Kort gezegd: de ontwikkeling van een eigen Europese processor. Deze ‘low-power’-processor zou bedoeld zijn voor onder meer computing op grote schaal, AI-toepassingen en een brede waaier aan functies.

Is er dan zoveel nood aan of vraag naar Europese processoren? We bevinden ons momenteel in een aanhoudend, wereldwijd chiptekort dat een gigantische invloed heeft op de beschikbaarheid van een boel producten, gaande van alledaagse elektronica, zoals computers en hun onderdelen, tot gamingconsoles en wagens.

De prijzen van sommige van deze stukken zijn de voorbije twee jaar geëxplodeerd, en voor sommige wagens zijn de wachttijden zo droevig dat je bijna met een oud model zit als hij eindelijk geleverd wordt. Kort samengevat hebben we dat voor een groot deel te danken aan onze afhankelijkheid van de Aziatische chipproducenten.

Volgens data van TrendForce hebben de grootste producenten in Taiwan, Zuid-Korea en China samen een marktaandeel van 88 procent in handen, wat onze afhankelijkheid van hun productie wel enigszins verklaart. Daarvan is 54 procent van het Taiwanese TSMC, 17 procent voor Samsung uit Zuid-Korea en 5 procent voor het Chinese SMIC.

Gelukkig hebben we op Europese bodem wel nog iets in de pap te brokken op gebied van chips. Er zijn enkele grotere fabrikanten in Europa, maar zij werken toch op een te kleine schaal om relevant te zijn op de globale markt. Daarnaast is er ook nog het Nederlandse bedrijf ASML. Zij zijn de hoofdleverancier op gebied van machines die nodig zijn bij de productie van hightech-chips, zoals de lithografiemachines die nodig zijn om de piepkleine componenten van de chips te maken.

Alle grote producenten van chips zijn afhankelijk van hun technologie, dus er is wel degelijk sprake van een zekere wisselwerking. Gezien het huidige chiptekort zou het erg interessant zijn om op Europese bodem meer chips te produceren. Het zou ons meer keuzes geven als producent, en bovendien de transporttijden aanzienlijk verkorten. Daarnaast is er geen afhankelijkheid van producenten en landen voor het geval zij hun voorraad liever elders naartoe zien gaan. Het is natuurlijk geen garantie dat we bij een volgend tekort aan chips van alle effecten gespaard zullen blijven, omdat er immers veel bottlenecks zijn in de productie. Het lijkt echter wel een kans voor Europa om zich ook op vlak van hightech meer op de globale kaart te zetten.

EPI

Het European Processor Initiative werd in 2015 in het leven geroepen door het Horizon 2020-programma van de Europese Unie. Het grote doel van het EPI-project is de ontwikkeling en productie van een high-performance-processor met een laag verbruik. Deze chips zouden mee gebruikt worden in de productie van een Europese ‘exascale’-supercomputer (een computer die meer dan 10¹⁸ bewerkingen per seconde uit kan voeren).

Daarnaast zijn ze ook bedoeld voor de verwerking van ‘big data’, servers, de cloud en AI-toepassingen. Het project bevat 28 partners uit tien verschillende Europese landen en beslaat een brede waaier aan participanten. Enkele van de bedrijven die bijdragen aan het project zijn Atos, BSC, Infineon, SiPearl en de BMW Group. Daarnaast maken ook universiteiten, zoals die van Bologna en Pisa, en onderzoeksgroepen deel uit van het consortium. Helaas zijn er geen Belgische partners in de organisatie.

Het project bestaat uit drie verschillende fases die elk voor een groot deel financieel gesteund worden door de Europese Unie. De eerste fase van het project ging in 2018 van start. Tijdens deze fase werd er initieel een roadmap uitgestippeld die nodig is om tot de ontwikkeling van de chip te komen. Daarnaast werd er de nodige architectuur voor de chip gebouwd om er vervolgens een prototype van te maken. Deze chip werd vervolgens in enkele toepassingen gebruikt om de mogelijkheden voor bepaalde sectoren, zoals bijvoorbeeld de automobielindustrie, aan te tonen.

Chip

De chip die in de eerste fase werd afgewerkt, draagt de codenaam ‘Rhea’. De architectuur voor de chip werd door Atos, SiPearl en enkele andere partners samengesteld. De systeem-op-chip heeft een ARM Neoverse V1-architectuur met 29 RISC-V-cores, en is speciaal ontworpen om met een grote bandbreedte data te versturen tussen de verschillende cores. Daarnaast krijgt de chip ook enkele opties om de beveiliging op te krikken. Zo heeft SiPearl bijvoorbeeld de ‘crypto tile’ toegevoegd.

Deze biedt ‘true random number generation’, de optie voor het gebruik van heel lange keys bij encryptie en een hoge snelheid om de en- of decryptie te laten verlopen. Een van de grote doelen is naar verluidt het leveren van flinke prestaties tegen een lage energiekost. In januari van 2020 werd het eerste werkende prototype van de chip door het consortium voorgesteld. Het werd vervolgens door TSMC vervaardigd, waarna de eerste tests van start gingen. De Rhea-chip vormt niet enkel een prototype voor de algemene chip, maar is daarmee ook de basis voor een brede waaier aan andere versies van dezelfde chip, en dat voor telkens andere doeleinden. Een van de andere focuspunten voor de chips is de automobielindustrie. Ook hier hoopt de chip voor de Europese fabrikanten het verschil te kunnen maken in zelfrijdende wagens.

Een voorlopige versie van de chip werd al in een testwagen van partner BMW ingebouwd om data te verzamelen. Na een groot aantal testritten zou moeten blijken dat de technologie geschikt is voor niveau 4 van autonoom rijden. Dit houdt dus in dat er sprake is van een zelfrijdende wagen, maar wel eentje waarvan de bestuurder in sommige gevallen het stuur nog even moet overnemen. Dat zijn dus geen slechte prestaties.

Met het succesvol afronden van de eerste fase schakelt het EPI in januari van 2022 over naar de volgende fase. Deze houdt de productie van de prototypes in om er op een grotere schaal mee te kunnen werken. Deze tweede stap wordt geleid door de European High-Performance Computing Joint Undertaking. Deze samenwerking bundelt de Europese beurzen die het project hebben verkregen met die van andere deelnemende landen. Zo kwam er een budget van 900 miljoen euro, waar nog eens bijna 400 miljoen euro bijkomt via private organisaties. Zij zullen instaan voor de productie van de chips op een grotere schaal binnen Europa, met als eerste doel meer testen uit te kunnen voeren. Veel details heeft de organisatie echter nog niet vrijgegeven. Zodra deze fase achter de rug is, zal het overgaan tot de derde en laatste stap. Wat deze inhoudt, is nog niet duidelijk.

Volgende stappen

Al het goede nieuws van de Europese initiatieven en het EPI ten spijt, moeten we nog wel even de voeten op de grond houden. Het zal immers nog meerdere jaren in beslag nemen alvorens we in Europa op grote schaal zelf chips zullen produceren, zeker als het de bedoeling is dat we ons daarmee onafhankelijk maken van externe fabrikanten. De kosten om dit soort industrie op de starten zijn enorm, en dan zwijgen we nog over de vele jaren die we bezig zullen zijn met het inrichten van de nodige infrastructuur.

Verwacht dus nog niet dat je binnen dit en enkele jaren met een Europese chip in jouw elektrische wagen rijdt. Naast het EPI zien we echter wel dat Europa ook stappen zet om al bestaande chipfabrikanten naar Europa te lokken. Intel gaf zo onder meer in 2021 al aan dat het ook op Europese bodem een ‘foundry’ (plaats waar halfgeleiders voor andere bedrijven worden gemaakt) wil uitwerken. Dat maakt ons enigszins hoopvol voor de toekomst en dat kunnen we dus enkel toejuichen.

Op het World Economic Forum in Davos gaf Ursula von der Leyen nog aan dat de nood aan chips in Europa het komende decennium nog zal verdubbelen. Ze wil dan ook dat Europa zelf sterk genoeg wordt, opdat het niet langer volledig afhankelijk blijft van leveranciers buiten Europa. We hopen er in de komende maanden op terug te kunnen komen met meer nieuws over de vooruitgang, en kijken alvast uit naar de komst van een Europese exascale-computer.