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Um dos movimentos mais consistentes da indústria de processadores tem sido feito justamente por empresas que não são desse segmento. Afinal, cada vez mais, as gigantes da tecnologia têm trabalhado na produção de chips. Google, Apple, Samsung, Amazon, Huawei, Facebook e Microsoft são alguns dos nomes que já dão seus passos no universo da microeletrônica.

Criar processadores e vendê-los para terceiros, no entanto, requer um investimento significativo em pesquisa e desenvolvimento. Isso sem contar que os chips obedecem a padrões de arquitetura específicos, que devem ser seguidos na produção. "Montar uma fábrica de processadores custa dezenas de bilhões de dólares", diz Pietro Delai, gerente de Consultoria e Pesquisa da IDC Brasil. "Por isso, só se justifica se o volume for realmente alto."

Esse é um dos motivos pelos quais a Qualcomm é, hoje, a maior provedora de chips para celulares. A companhia desenvolveu a tecnologia que permite que os smartphones se conectem às redes móveis e detém patentes relacionadas às redes 3G, 4G e 5G. Graças a isso, boa parte de suas receitas vem do licenciamento de uso desses componentes. Ou seja, mesmo que as fabricantes de dispositivos comprem peças dos concorrentes, devem pagar royalties à Qualcomm.

Nesse cenário, a Apple é uma das mais inconformadas. Um modem para conectar seus iPhones às redes móveis custa US$ 30. A Qualcomm cobra US$ 7,50 a cada dispositivo equipado com o item. Isso representa 25% do custo do componente - e, para a Apple, uma tarifa de 5% seria o justo nesse caso. Mesmo assim, a empresa da maçã é obrigada a usar os chips da Qualcomm e sofre com a política de 'sem licenciamento, sem componentes' imposta pela fabricante de processadores.

Uma batalha judicial entre a Apple e a Qualcomm na Alemanha, por exemplo, levou a criadora dos iPhones a ter seus produtos barrados naquele país no início de janeiro. Tudo porque a marca da maçã equipou os modelos 7, 7 Plus, 8 e 8 Plus com chips fabricados pela Intel. Depois de muita briga, nesta semana, a Apple aceitou voltar a usar os processadores da Qualcomm nesses aparelhos e teve a venda dos dispositivos liberada por lá.

A fabricante de chips enfrenta ações semelhantes movidas por diversas empresas em várias partes do mundo. A alegação é de que suas patentes afetam a competitividade da concorrência - a companhia nega e diz que não há evidências de que adote esse tipo de prática contra outras produtoras de processadores.

Por que fabricar chips?

E foi em meio a esse contexto que algumas das mais importantes empresas de tecnologia passaram a voltar suas atenções ao desenvolvimento de processadores. O Google estendeu seus braços para contratar especialistas na Índia, o Facebook foi em busca de um gerente para cuidar desse segmento dentro da empresa, a Amazon comprou o Annapurna Labs (uma fábrica de processadores em Israel), a Microsoft montou uma equipe para atuar no desenvolvimento de chips e assim por diante.

O que existe hoje é uma dependência mútua: as fabricantes de dispositivos precisam dos chips fornecidos pelas empresas de processadores e vice-versa. Nesse sentido, toda essa movimentação - recheada de intervenções da Justiça - garante que o mercado se torne mais diversificado. "É muito bom ter acesso a fornecedores diferentes", diz Eduardo Tude, presidente da Teleco. "Isso aumenta o poder de negociação das organizações. É como dizer: 'fique atento, pois você não é a única alternativa'."

A considerar todas as variáveis envolvidas, parece claro que o objetivo dessas companhias não é competir com as fabricantes de processadores. Como esses componentes são extremamente complexos e requerem um grande esforço de pesquisa e desenvolvimento, para que seja viável produzi-los, é fundamental que haja requerimentos de volume que justifiquem a operação. Qual é, então, o intuito das companhias que têm ido nessa direção? Há algumas possibilidades, mas esse processo está atrelado a vários aspectos.

Para começar, existe, atualmente, uma tendência de as empresas diversificarem suas atividades. O dinamismo do mercado as obriga a isso: afinal, é preciso estar sempre um passo à frente das necessidades para não ser pego de surpresa por elas. "As organizações têm procurado se verticalizar", comenta Renato Grau, diretor da Innovision. "Elas já se preocupam com as tecnologias que estão sendo desenvolvidas agora e que vão ser importantes no futuro."

Nesse sentido, desenvolver os próprios chips é um caminho interessante para aplicações específicas em determinados nichos. Especialmente aquelas relacionadas a servidores, inteligência artificial, aprendizado de máquina, internet das coisas e computação em nuvem. Essas áreas estão se desenvolvendo muito e requerem atenção.

Isso sem contar que a demanda por processamento cresce continuamente. Com a internet das coisas, o volume de informação tem aumentado exponencialmente. "Ainda neste ano, é possível que quebremos a barreira dos zetabytes aqui no Brasil", informa Delai. "E ninguém coleciona dados à toa. É preciso usá-los em busca de insights e isso requer processadores capazes de lidar com analytics."

Além disso, segundo Arthur Igreja, especialista em Tecnologia e Inovação e professor da Fundação Getúlio Vargas (FGV), com o tempo, as empresas perceberam que adotar a verticalização ajuda a melhorar o desempenho dos dispositivos. "Faz sentido ter chips criados sob medida", avalia. "É graças a eles, por exemplo, que os equipamentos da Apple são mais eficientes que modelos de outras marcas com configurações mais potentes. Quando os componentes são feitos para o software e vice-versa, o rendimento é superior", completa.

A arquitetura é um dos aspectos mais importantes

O fator software, inclusive, é bastante relevante quando se pensa no desenvolvimento de chips. No caso dos computadores, por exemplo, quase todo o parque tecnológico atual usa a plataforma X86 e os programas são desenvolvidos para ela. Estabelecer uma nova arquitetura dificultaria o uso dos pacotes de software existentes atualmente, já que afetaria sua compatibilidade. "O mundo hoje é movido a software e boa parte dos programas que existem não vai poder ser executada se houver um novo padrão a essa altura", lembra Delai. "Então, é na especialização que há espaço. Em áreas como inteligência artificial, aprendizado de máquina e internet das coisas, por exemplo. Provavelmente, é lá que essas empresas vão atuar: como os programas para esses segmentos ainda estão sendo elaborados, é possível ter arquiteturas novas."

Uma arquitetura que tem ganhado destaque é a Advanced RISC Machine (ARM), usada em processadores que equipam smartphones e tablets. Suas principais características são o baixo consumo de energia e dissipação de calor, que fazem que os chips não necessitem de ventoinha, ocupem menos espaço na placa-mãe e, assim, permitam ter aparelhos mais finos e com mais espaço para uma bateria de maior capacidade, por exemplo. A Qualcomm já usa a plataforma em processadores para computadores e ela pode se tornar ainda mais popular com a internet das coisas.

Segmentos que demonstram potencial para o uso de novas arquiteturas incluem, ainda, a computação quântica e a computação fotônica. Embora ainda sejam projetos embrionários - e que devem demorar pelo menos uma década para de fato se tornarem comerciais -, as novidades vão começar a surgir com cada vez mais frequência. Não espere, porém, entrar em uma loja e comprar um equipamento com essa tecnologia: é provável que, para o consumidor final, ela só esteja disponível na nuvem. "É necessário usar sistemas criogênicos para garantir a refrigeração desse tipo de sistema. E isso não pode ser incluído em um celular, por exemplo", alerta Delai.

A consultoria Gartner estima que, até 2025, 40% dos chips para esse tipo de aplicação específica (Application-Specific Integrated Chips - ASICs) devem ser desenvolvidos fora das atuais fabricantes de processadores. "Hoje, 30% deles têm essa característica", diz Gaurav Gupta, analista sênior do Gartner. "Em 2018, a renda total de ASICs foi de cerca de US$ 29 bilhões. Dá para ter uma ideia do que isso vai representar em cinco anos."

Interesse no controle da informação

Outro aspecto relevante é o controle sobre a informação. Existem especulações de que seja possível usar brechas no hardware para se beneficiar. "É por isso que dispositivos chineses são barrados nos EUA", conta Igreja. Mesmo assim, parece pouco provável que exista toda uma rede de desenvolvedores disposta a explorar essa possibilidade. "Embora seja bastante difícil, tecnicamente é possível fazer isso. Usa-se, então, um aspecto técnico para mascarar razões comerciais e, assim, garantir o protecionismo."

Vale lembrar que a Intel teve dificuldades há pouco mais de um ano quando foram encontradas vulnerabilidades em seus processadores. Praticamente todos os chips que a marca produziu durante uma década tinham brechas graves de segurança - em computadores com Windows, MacOS e Linux. Aparentemente, a falha dava acesso a senhas, detalhes de login e outras informações protegidas. Por isso, todo o aspecto de segurança das máquinas, até então garantido pelos processadores da Intel, teve de ser delegado aos sistemas operacionais (que tiveram de ser atualizados para fazê-lo).

De forma geral, então, embora as empresas de tecnologia não pareçam ter interesse direto em competir com as fabricantes de processadores, se as produtoras de chips quiserem continuar relevantes vão ter de se mostrar realmente expressivas para o mercado. "É a hora de elas pensarem em se reinventar, assim como as desenvolvedoras de dispositivos têm feito", acredita Grau. "Naturalmente, algumas empresas na cadeia de valor vão perder negócios, enquanto outras vão ganhar", completa Gupta.

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Indústria de processadores vai ter de se reinventar em breve; saiba por quê

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Um dos movimentos mais consistentes da indústria de processadores tem sido feito justamente por empresas que não são desse segmento. Afinal, cada vez mais, as gigantes da tecnologia têm trabalhado na produção de chips. Google, Apple, Samsung, Amazon, Huawei, Facebook e Microsoft são alguns dos nomes que já dão seus passos no universo da microeletrônica.

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Tecnologia

Como serão os computadores do futuro? As novas tecnologias que prometem deixar os PCs mais rápidos já estão em desenvolvimento e a expectativa é que nos próximos anos elas desembarquem nas mãos dos consumidores.

A lista é longa e inclui novidades como processadores em camadas, armazenamento em DNA, circuitos ópticos e computadores quânticos. Todas elas ainda estão em fase experimental e, portanto, o custo de produção ainda é bastante alto.

Contudo, a partir do momento que elas ganharem escala comercial, os preços podem ficar mais próximos da realidade dos consumidores, iniciando assim novas revoluções. Vamos conhecer algumas dessas novidades que nos esperam no futuro?

1. Computadores quânticos

A computação quântica já é uma realidade nas indústrias, mas seu alto custo ainda torna os produtos inacessíveis para os consumidores. Em 2018, dois supercomputadores com essas características foram anunciados: o Bristlecone, do Google, e o IonQ. Ambos batem recordes de especificações técnicas e performance.

O modelo mais robusto, o IonQ, chega aos 79 qubits (unidade de medida da capacidade de processamento dos computadores quânticos). Cada vez mais próximos da realidade dos consumidores, eles poderão elevar de forma significativa a capacidade de processamento inclusive de máquinas que utilizamos em nossas residências.

2. Circuitos ópticos

Uma das barreiras encontradas pela indústria para evoluir as tecnologias atuais é a questão de como dissipar energia na forma de calor. Em máquinas de uso pessoal, o uso de ventoinhas resolve parcialmente esse problema, mas em data centers, o calor liberado e desperdiçado é visto como uma falha de engenharia a ser resolvida.

A solução pode estar na adoção de circuitos ópticos. Eles são capazes de trocar informações utilizando impulsos de luz, uma técnica similar à adotada pelas redes de fibra óptica que trazem internet. Especula-se que a adoção de sistemas com essas características possam gerar computadores de 10 a 100 vezes mais rápidos que os modelos atuais.

3. Armazenamento de informações em DNA

Essa é uma das grandes apostas da indústria para o futuro. A possibilidade de armazenar informações em estruturas similares ao DNA (ou outras moléculas com o mesmo grau de complexidade), permitiria com que fosse possível armazenar todos os filmes já produzidos até hoje em um espaço similar ao tamanho de um cubo de açúcar.

O salto tecnológico seria gigantesco. Embora não exista uma previsão de quando, de fato, essa tecnologia será utilizada, estudos cada vez mais avançados mostram que é possível sim tornar realidade essa ideia que hoje existe apenas na teoria. Certamente, veríamos uma revolução nesse método, uma espécie de reinvenção de tudo que conhecemos hoje relacionado à informática.

4. Tecnologia Optane

Essa novidade já é bem mais próxima da nossa realidade. A Intel investiu em uma tecnologia chamada Optane. A empresa promete que essa novidade é capaz aumentar o desempenho em 28% e promete velocidades até 1400% maiores no que diz respeito ao acesso de dados.

Essa tecnologia será embarcada em SSDs, que chegam ao mercado já em 2019, e também em memórias RAM. A ideia é que tanto as unidades de armazenamento quanto as memórias funcionem como aceleradores de memória, resultando em máquinas domésticas muito mais rápidas e eficientes.

5. Tecnologia Epyc

A principal concorrente da Intel, a AMD, também deve estrear em 2019 uma nova tecnologia, a Epyc. Os processadores Epyc devem reunir diversos chips em um único pacote, ou seja, cada unidade terá dois ou mais CPUs, conectados por vias de alta ou baixa latência.

Com isso, estima-se que o custo de produção caia, ao mesmo que a escalabilidade aumentaria. Essa solução não é destinada ao consumidor final, mas sim às empresas que requerem servidores mais potentes. Contudo, não está descartado que uma segunda geração dessa tecnologia chegue também às máquinas convencionais.

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5 novas tecnologias que vão deixar os PCs mais rápidos num futuro próximo

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Como serão os computadores do futuro? As novas tecnologias que prometem deixar os PCs mais rápidos já estão em desenvolvimento e a expectativa é que nos próximos anos elas desembarquem nas mãos

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Processador de luz neuromórfico faz cálculos 1.000 vezes mais rápido

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É nada menos do que o processador neuromórfico óptico mais rápido do mundo, superando em muito seu antecessor.

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/08/2021
Computação neuromórfica em nuvem
Uma colaboração de universidades do Reino Unido e da Alemanha anunciou o lançamento de uma nova versão do mais avançado processador neuromórfico do mundo, agora rebatizado de SpiNNaker2.

Inspirado na forma como o cérebro humano processa informações, o chip neuromórfico é talhado para executar algoritmos de inteligência artificial.

Spinnaker é um acrônimo para Spiking Neural Network Architecture, algo como arquitetura de rede neural por picos de tensão, em referência aos disparos elétricos das sinapses, que fazem a comunicação entre os neurônios.

A primeira versão do chip, construída por uma equipe da Universidade de Manchester, já equipa um computador neuromórfico totalmente funcional, operacional desde 2018. Vários outros experimentos, como um inseto robótico que anda como um inseto de verdade, também já usam a plataforma.

A nova versão, o SpiNNaker2, construída por uma equipe da Universidade Técnica de Dresden, foi totalmente reprojetado para compor um sistema em nuvem, batizado de SpiNNcloud, que permite a conexão de até 70.000 processadores sem perder a agilidade da execução em tempo real.

A primeira versão da SpiNNcloud será inaugurada na própria universidade, para fins de pesquisa, mas a equipe já tem uma startup que pretende ir longe: "O SpiNNaker2 é um habilitador-chave para IA em tempo real com taxas de dados massivas. Ele terá um impacto dramático sobre as aplicações de IA, como cidades inteligentes, 5G, internet tátil, direção autônoma, que estão além do hardware atual por causa de suas demandas triplas de baixa latência, alto rendimento e alta eficiência energética," escreveu a equipe.
Inteligência artificial atual e futura
Enquanto o SpiNNaker foi fabricado com tecnologia de 130 nanômetros e tinha 1 milhão de núcleos, o SpiNNaker2 tem 10 milhões de núcleos e foi construído com a tecnologia de 22 nanômetros.

Assim, mais do que um processador, o SpiNNaker2 é um sistema multinúcleos para processamento em tempo real, tanto da IA clássica, quanto dos paradigmas emergentes de computação esparsa, baseados em eventos, tudo inspirado na natureza altamente eficiente de processamento sob demanda do cérebro.

"Ainda há muito a aprender com a biologia, se quisermos realizar todo o potencial da IA no futuro. O SpiNNaker2 foi projetado para preencher o abismo entre os modelos cerebrais realistas e a IA, de modo que cada um possa ser cada vez mais ser apoiado pelo outro," disse o professor Steve Furber.

Além disso, o sistema de comunicação do chip foi projetado para não sofrer da desaceleração inerente que geralmente resulta do escalonamento da computação até as dimensões da nuvem.

"Nosso design de sistema otimizado para dispersão holística, combinado com uma estrutura de IA híbrida exclusiva, permite rodar IA em tempo real em uma escala sem precedentes. Faremos pesquisas de nível mundial sobre aprendizado de máquina inovador por meio da máquina SpiNNaker2 na Universidade de Dresden, mas estamos orgulhosos de também oferecer esta IA única comercialmente por meio de nossa startup SpiNNcloud," disse o professor Christian Mayr.

Várias outras universidades e empresas parceiras participam do desenvolvimento do SpiNNaker, que é um dos principais frutos do Projeto Cérebro Humano.
Bibliografia:

Artigo: SpiNNaker 2: A 10 Million Core Processor System for Brain Simulation and Machine Learning
Autores: Christian Mayr, Sebastian Hoeppner, Steve Furber
Revista: arXiv
Link: https://arxiv.org/abs/1911.02385

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SpiNNaker2: Lançado maior processador neuromórfico do mundo

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/08/2021 Computação neuromórfica em nuvem Uma colaboração de universidades do Reino Unido e da Alemanha anunciou o lançamento de uma nova versão do mais avançado processador neuromórfico do mundo, agora rebatizado de SpiNNaker2. Inspirado na forma como o cérebro humano processa informações, o chip neuromórfico é talhado para executar algoritmos de inteligência artificial.

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/09/2021
Processador analógico de luz
Várias demonstrações já comprovaram que processadores analógicos podem ter muitas vantagens em relação aos computadores digitais.

Processadores analógicos fotônicos, então - processadores analógicos baseados em luz, em vez de eletricidade - oferecem oportunidades únicas para lidar com tarefas computacionais complexas com desempenho sem precedentes em termos de dissipação de energia e velocidade, superando as limitações atuais das arquiteturas de computação digitais, baseadas em fluxos de elétrons.

Uma equipe de engenheiros da Universidade George Washington, nos EUA, acaba de apresentar um novo processador analógico nanofotônico - não mais uma demonstração em grandes mesas de laser, mas na forma de um chip com componentes em nanoescala.

O processador é otimizado para resolver algumas das tarefas mais intensivas em computação, usadas nos mais diversos campos da engenharia e da ciência: A busca de soluções para equações diferenciais parciais.
Materiais artificiais
O processador analógico foi construído como metamateriais, neste caso uma classe desses materiais artificiais com permissividade dielétrica muito baixa, o que faz com que eles interajam com a radiação eletromagnética, incluindo a luz, de maneira que nenhum material natural consegue - essa classe é conhecida como materiais épsilon-quase-zero, onde a letra grega épsilon representa a permissividade.

"Aqui, exploramos, por meio de simulação numérica, uma plataforma nanofotônica baseada em materiais épsilon-quase-zero capazes de resolver no domínio analógico equações diferenciais parciais (EDP). O alongamento do comprimento de onda em mídia de índice zero permite interações altamente não locais dentro da placa com base na condução do deslocamento elétrico, que pode ser monitorado para extrair a solução de uma ampla classe de problemas de EDP," escreveu a equipe.

Esses metamateriais estão na base de quase todas as tentativas para trocar a eletricidade pela luz nos chips, com demonstrações interessantes, desde resolver equações instantaneamente até criar matéria digital.
Processador fotônico integrado
A grande vantagem da nova demonstração é que este processador nanofotônico pode ser integrado em escala de chip, processando entradas arbitrárias na velocidade da luz.

Na verdade, este trabalho representa a transposição do processador de luz ultrarrápido, criado pela equipe no início deste ano, para a plataforma usada pela microeletrônica, tirando-o das mesas de luz do laboratório para integrá-lo em um chip.

"Explorando o controle da técnica de deposição obtido experimentalmente através dos parâmetros do processo, usados em nossas simulações, demonstramos a possibilidade de implementar o processador nano-óptico proposto usando óxido de índio-estanho compatível com CMOS, cujas propriedades ópticas podem ser ajustadas por injeção de portadoras para obter programabilidade em altas velocidades e baixos requisitos de energia," disse a equipe.
Bibliografia:

Artigo: Approximate analog computing with metatronic circuits
Autores: Mario Miscuglio, Yaliang Gui, Xiaoxuan Ma, Zhizhen Ma, Shuai Sun, Tarek El Ghazawi, Tatsuo Itoh, Andrea Alù, Volker J. Sorger
Revista: Communications Physics
Vol.: 4, Article number: 196
DOI: 10.1038/s42005-021-00683-4

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Novo processador analógico usa luz para computação de alto desempenho

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Processador de DNA finalmente em um chip programável

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Processador de DNA finalmente em um chip programável

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Meltdown e Spectre: as falhas que afetam quase todos os processadores do mundo – Tecnoblog

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