O fim dos chipsets

Depois de nos acompanharem desde os primeiros PCs, os chipsets estão a uma passo de entrarem em extinção, tornando-se apenas um hub de interfaces entre o processador e as trilhas da placa-mãe.

A este provável cenário se soma a perspectiva do final da concorrência entre a nVidia, SiS, VIA e outros fabricantes, deixando apenas a Intel e a AMD, cada uma produzindo com exclusividade os chipsets para seus próprios processadores e vendendo-os pelos preços que quiserem.

Se você achou a perspectiva preocupante, vamos a um resumo dos fatos que nos trouxeram ao cenário atual.

Até época do Pentium 4, os chipsets incorporavam não apenas todas as interfaces, mas também o controlador de memória, como nesse diagrama do Intel 925

O processador incluía apenas os caches L1 e L2 e dependia do chipset para toda a comunicação com o mundo externo.

Isso fazia com que a qualidade do chipset tivesse uma grande influência sobre o desempenho já que um controlador de memória deficiente podia aumentar drasticamente os tempos de acesso ou reduzir a banda disponível para o processador, como era o caso de muitos dos chipsets da VIA, por exemplo.

O primeiro golpe veio com o lançamento do Athlon 64, que incorporou o controlador de memória, limitando a influência do chipset. Ele continuou sendo importante, já que controlava o acesso às linhas PCI Express e às interfaces SATA e USB, mas a influência sobre o desempenho passou a ser bem menor.

A Intel resistiu por algum tempo à ideia do controlador integrado, mantendo o uso do FSB durante toda a era do Core Duo. Isso permitiu também que a VIA e a nVidia continuassem a produzir chipsets para processadores Intel, já que ambas possuíam licenças (apesar da briga jurídica, no caso da VIA) para o uso do FSB.

Entretanto, tudo isso mudou com o lançamento do Nehalem. Além de incorporar o controlador de memória, o Nahalem adotou o uso de um novo barramento de dados, o PQI. Embora ele seja baseado no HyperTransport, a Intel implantou um número suficiente de modificações para obter a patente, impedindo o uso por parte de outros fabricantes.

Apesar do uso do PQI e do controlador de memória integrado, o Core i7 baseado no core Bloomfield ainda usa um layout bastante convencional, com o chipset X58 sendo dividido nas tradicionais ponte norte e ponte sul (muito similar ao usado nos processadores AMD), onde a ponte norte (o chip X58 IOH) possui as linhas PCI Express e a ponte sul (o chip ICH10) controla as demais interfaces.

Assim como nos chipsets Intel anteriores, ambos os chips são ligados através de um barramento DMI, que é relativamente lento para os padrões atuais, mas ainda suficiente para a função.

As coisas mudaram a partir do Lynnfield, que incorporou também as linhas PCI Express, eliminando a necessidade do uso da ponte norte do chipset. O chip ICH10 foi então ligeiramente aperfeiçoado (ganhando duas linhas PCIe adicionais e passando a ser produzido em uma técnica de 65 nm) e foi transformado no chipset P55, o sucessor dos chipsets P35 e P45 usados em conjunto com os processadores da família Core:

Muitos argumentam que o P55 não pode ser considerado um "chipset" no sentido tradicional, já que se trata de um único chip.

A arquitetura é também muito mais simples que nos chipsets anteriores, já que ele inclui apenas componentes relativamente simples, como as interfaces SATA e USB e oito linhas PCI Express destinadas aos periféricos onboard e aos slots PCIe x1 da placa-mãe.

Por ser um chipset da família "P" (performance), o P55 não inclui um chipset de vídeo integrado, presumindo que você pretenda usar uma placa offboard. Entretanto, a maior parcela das vendas é representada pelos chipsets com vídeo onboard, usados na esmagadora maioria dos PCs de baixo custo.

Como os chipsets de vídeo da Intel oferecem um desempenho muito baixo, esta poderia ser uma oportunidade para outros fabricantes, que poderiam concorrer oferecendo chipsets com um desempenho 3D superior.

Entretanto, a Intel eliminou essa última possibilidade com o anúncio do Westmere, uma versão dual-core do Nehalem que (além do controlador de memória e as linhas PCI Express), inclui também um chipset de vídeo:

Este chipset integrado no Westmere é uma versão aperfeiçoada do X4500HD (usado no G45), com 12 unidades de processamento de shaders (em vez de 10), clocks mais altos e um melhor desempenho de acesso à memória, graças à proximidade com o controlador de memória e ao uso de módulos DDR3.

O desempenho será consideravelmente superior ao dos chipsets de vídeo Intel anteriores, mas ainda será muito faco se comparado ao das placas offboard.

O principal fator entretanto é o fato de que esta é mais uma função movida do chipset para dentro do processador. O Westmere faz par com o chipset H57, que é o sucessor do G45 e os demais chipset da série "G" (de "Graphics").

A principal diferença entre ele e o P55 é o uso de um barramento adicional, o FDI (Flexible Display Interface), que é usado para transportar o sinal de vídeo do processador ao chipset, que faz a interface com os conectores DVI/VGA/HDMI/DisplayPort na placa-mãe:

Com exceção do FDI (que é um barramento bastante simples) e do controlador adicional destinado ao processamento do sinal de vídeo, o H57 não é diferente do P55, seguindo a mesma ideia básica de servir como um simples conjunto de interfaces, deixando todas as tarefas complicadas a cargo do processador.

Basicamente, tanto o P55 quanto o H57 servem como um "hub" para as trilhas que vão para os slots e portas da placa-mãe.

Temos então algumas poucas trilhas (correspondentes ao barramento DMI/FDI) entre o processador e o P55/H57 que se ramificam em todas as demais. Este é um dos principais motivos de a Intel não ter dado o passo final e integrado todos os componentes diretamente ao processador, já que removendo o chipset, todas essas trilhas precisariam ir diretamente para o soquete do processador, o que aumentaria muito o número de contatos no soquete e complicaria o layout das placas.

Outro motivo, talvez mais importante que a questão técnica, é que a Intel ganha muito dinheiro vendendo chipsets, uma renda que seria perdida caso eles fossem eliminados completamente. Embora o P55 seja brutalmente mais simples que os chipsets anteriores, a Intel o vende para os fabricantes por aproximadamente o mesmo preço (cerca de 45 dólares), o que resulta em uma margem de lucro fabulosa.

Isso explica por que as placas LGA1156 não são mais baratas que as placas LGA775, muito embora tenham menos componentes.

Como a Intel continua cobrando o mesmo valor pelo chipset, o custo total de produção é basicamente o mesmo que era na época do Core 2 Duo, ou até mais.

A simplificação do chipset seria uma boa oportunidade para outros fabricantes de chipsets, que poderiam produzir concorrentes de baixo custo.

Em teoria, um chipset simples como o P55 poderia ser vendido por menos de 10 dólares (uma fração do cobrado pela Intel), o que permitiria a produção de placas-mãe muito maios baratas que as atuais.

O grande problema é que a Intel detém as patentes do uso do barramento DMI, PQI e FDI. Outros fabricantes interessados em produzirem chipsets precisariam primeiro obter uma licença, que a Intel não tem muito interesse em fornecer, já que ganha quase tanto dinheiro vendendo chipsets quanto ganha com os próprios processadores.

A VIA abandonou a produção de chipsets em 2008, depois de uma desgastante briga judicial com a Intel em torno do direito de produzir chipsets para o Pentium 4 e o Core 2 Duo, passando a se dedicar ao aperfeiçoamento da sua própria plataforma, o VIA Nano (que embora não tenha feito muito sucesso, continua sendo uma promessa para o futuro nos netbooks e outras plataformas de baixo custo).

A SiS continua produzindo pequenas quantidades dos chipsets 671 e 672 (destinados às placas LGA775), mas o desenvolvimento de novos chipsets está parado desde 2007 e até o momento não foram anunciados planos de desenvolver chipsets LGA1156.

A nVidia obteve uma licença para a fabricação de chipsets para processadores Intel na época do Pentium 4 (quando as duas empresas ensaiaram uma aliança contra a AMD/ATI), mas segundo a Intel a licença não se aplica ao Atom (daí a briga em torno do nVidia ION) e muito menos aos processadores baseados no Nehalem.

Isso levou a uma briga jurídica entre as duas, com a Intel tentando assegurar os direitos exclusivos de produção dos chipsets e a nVidia tentando estender a licença, para poder assim entrar na briga em relação aos chipsets para os novos processadores.

A nVidia poderia tentar retaliar se recusando a fornecer licenças para uso do SLI em chipsets Intel, mas isso provavelmente só serviria para reduzir as vendas das placas de vídeo, empurrando os usuários para o CrossFire.

A combinação do desgaste do processo judicial com as quedas nas vendas dos chipsets levou a nVidia a anunciar a paralisação no desenvolvimento de novos chipsets da família nForce, esperando pela conclusão da disputa, que será julgada em algum ponto de 2010. Surpreendentemente, a decisão da nVidia se estendeu também aos chipsets para processadores AMD, que embora não sejam alvo de nenhuma disputa legal, têm apresentado vendas cada vez mais baixas, como resultado das investidas da AMD (que depois da compra da ATI passou a oferecer chipsets com vídeo onboard bastante competitivos, roubando espaço da nVidia).

Não é segredo para ninguém que a AMD possui uma estratégia de integração similar à da Intel (o Fusion), que prevê a integração de chipsets de vídeo dentro do encapsulamento do processador e em seguida dentro do próprio núcleo, com as unidades de processamento de shaders e ROPs dividindo o espaço do die com os demais componentes do processador:

Por enquanto a integração de chipsets de vídeo dentro do processador não ameaça as placas 3D dedicadas, já que as soluções da Intel e da AMD são por enquanto baseadas em chipsets de baixo desempenho, destinados às placas com vídeo onboard.
A próxima grande briga será um embate entre os processadores e as placas 3D, com os processadores passando a integrar chipsets de vídeo mais poderosos e as placas 3D oferecendo cada vez mais poder de processamento bruto, que poderá ser usado para a execução de aplicativos de uso geral através do OpenCL e outras novas linguagens.
Ainda é muito cedo para dizer quem prevalecerá nessa briga é certo que em ambos os cenários os chipsets ficarão relegados à função de mero hub de interfaces, perdendo a importância.
A época em que vários fabricantes disputavam o mercado e os chipsets se diferenciavam com base no desempenho chegou ao fim.