Xilinx интегрирует многослойный HBM для обеспечения пропускной способности и безопасности

Xilinx улучшила свою игру в устранении узких мест производительности в сетях и центрах обработки данных, выпустив новую серию в своем портфеле адаптивной платформы ускорения вычислений Versal (ACAP), которая объединяет память с высокой пропускной способностью (HBM), чтобы обеспечить быстрое ускорение вычислений для массивных, связанных наборов данных с меньше и дешевле серверов.

Его новая серия Versal HBM объединяет усовершенствованную DRAM HBM2e, обеспечивая пропускную способность 820 ГБ / с и емкость 32 ГБ, что в 8 раз увеличивает пропускную способность памяти и на 63% ниже энергопотребление, чем реализации DDR5 (сравнение основано на типичной реализации системы из четырех компонентов DDR5-6400). По словам Xilinx, серия Versal HBM разработана для удовлетворения более высоких потребностей в памяти наиболее ресурсоемких приложений с привязкой к памяти для центров обработки данных, проводных сетей, тестирования и измерения, а также аэрокосмической и оборонной промышленности.

На брифинге для embedded.com Майк Томпсон, старший менеджер по линейке продуктов Xilinx Versal FPGA, сказал:«На данный момент можно выделить три основных тенденции:экспоненциальный рост сетевого трафика и данных, которые необходимо обрабатывать; Доступность полосы пропускания DDR, что приводит к снижению производительности; и третий - безопасность данных. Versal HBM увеличивает пропускную способность каждого из этих трех уровней, особенно потому, что требования к пропускной способности и безопасности опережают текущие технологии обработки и памяти ».

В серии Versal HBM используется память с высокой пропускной способностью, интегрированная с использованием многослойного кремниевого межсоединения (SSI) на основе технологии трехмерного стекирования CoWoS (микросхема на пластине на подложке) TSMC. Томпсон сказал, что эта неоднородная интеграция является ключевой частью решения проблемы так называемого конца закона Мура. Он сказал, что традиционные архитектуры ограничены в памяти и доступе к сети для приложений реального времени.

Серия Versal HBM использует основу, предоставленную Xilinx Versal Premium, но заменяет одну суперлогическую область (SLR) в устройстве для замены в стеке HBM2e и другую SLR для добавления интегрированного контроллера HBM. Это обеспечивает архитектуру для быстрого перемещения данных и адаптивной обработки за счет интеграции сетевой интеллектуальной собственности (IP) и подсистемы памяти. Томпсон указал, что Versal HBM объединяет 14 эквивалентных ПЛИС (по сравнению с Xilinx Virtex EltraScale +) и заменяет 32 микросхемы DDR5 интегрированным HBM.

Новая платформа HBM включает в себя сетевые ядра с оптимизированным энергопотреблением для обеспечения высокой пропускной способности и безопасного подключения. Серия Versal HBM предлагает 5,6 Тбит / с последовательной полосы пропускания с приемопередатчиками PAM4 112 Гбит / с, 2,4 Тбит / с масштабируемой полосы пропускания Ethernet, 1,2 Тбит / с пропускной способности при шифровании на скорости линии, 600 Гбит / с интерлакенской связи и 1,5 Тбит / с. пропускной способности PCIe Gen5 со встроенным DMA, поддерживающим как CCIX, так и CXL. Этот широкий набор защищенных IP-адресов обеспечивает готовое многотерабитное сетевое подключение для широкого спектра протоколов, скоростей передачи данных и оптических стандартов, обеспечивая оптимальную мощность и производительность и быстрый выход на рынок.

В качестве адаптивной гетерогенной вычислительной платформы серия Versal HBM разработана для ускорения широкого диапазона рабочих нагрузок с большими наборами данных, интегрируя адаптируемые механизмы для аппаратного параллелизма с малой задержкой, механизмы DSP для вывода ИИ и обработки сигналов, а также скалярные механизмы для встраиваемых систем. вычисления, управление платформой и безопасная загрузка и конфигурация. В отличие от ускорителей с фиксированными функциями, серия Versal HBM может динамически реконфигурировать оборудование за миллисекунды для адаптации к развивающимся алгоритмам и новым протоколам, устраняя необходимость в перепроектировании и повторном развертывании оборудования. Томпсон сказал нам, что «адаптируемость вычислений важна для гибкого проектирования».

Эта конвергенция адаптируемых вычислений с памятью с высокой пропускной способностью и возможностью подключения с несколькими терабитами обеспечивает ускорение облачных вычислений и безопасность сетей нового поколения. ACAP Versal HBM обеспечивают хорошую производительность и энергоэффективность для рабочих нагрузок с большими данными, включая обнаружение мошенничества, механизмы рекомендаций, ускорение базы данных, аналитику данных, финансовое моделирование и вывод глубокого обучения для обработки естественного языка (NLP). За счет увеличения времени выполнения на порядки по сравнению с современными ЦП серверного класса и одновременной поддержки в 4 раза больших наборов данных пользователи могут развертывать приложения с массивными подключенными наборами данных с гораздо меньшим количеством серверов с меньшими затратами.

Аналогичным образом, Versal HBM ACAP обеспечивает масштабируемость и производительность сети для маршрутизаторов, коммутаторов и устройств безопасности 800G. Реализация традиционного сетевого процессора (NPU) межсетевого экрана следующего поколения 800G потребует нескольких устройств NPU и модулей DDR, тогда как один Versal HBM ACAP устраняет внешние запоминающие устройства и выполняет обработку пакетов, обработку безопасности и адаптируемое обнаружение аномалий с использованием искусственного интеллекта на значительно меньшее энергопотребление и меньший форм-фактор. Эта серия обеспечивает значительную экономию капитальных и операционных затрат для поставщиков облачных и сетевых услуг, позволяя клиентам использовать меньше устройств и систем для реализации своих приложений.

Доступные как для разработчиков оборудования, так и для разработчиков программного обеспечения, Versal HBM ACAP обеспечивают точку входа в проект для любого разработчика, включая Vivado Design Suite для разработчиков оборудования, унифицированную программную платформу Vitis для разработчиков программного обеспечения и Vitis AI для специалистов по обработке данных с предметно-ориентированными структурами и библиотеки ускорения.

Серия Versal HBM построена на основе проверенных в производстве 7-нм устройств Versal. Разработчики могут начать создание прототипов на устройствах и оценочных платах серии Versal Premium и легко перейти на серию Versal HBM. Отбор проб серии Versal HBM начнется в первой половине 2022 года. Документация доступна уже сейчас, а инструменты будут доступны во второй половине 2021 года в рамках программы раннего доступа.