Xilinx integra HBM empilhado para lidar com largura de banda e segurança

A Xilinx aprimorou seu jogo na abordagem de gargalos de desempenho em redes e centros de dados, com uma nova série em seu portfólio de plataforma de aceleração de computação adaptativa Versal (ACAP) que integra memória de alta largura de banda (HBM) para permitir aceleração de computação rápida para conjuntos de dados massivos e conectados com menos servidores e de custo mais baixo.

Sua nova série Versal HBM integra DRAM HBM2e avançada, fornecendo 820 GB / s de rendimento e 32 GB de capacidade para 8X mais largura de banda de memória e 63% menos energia do que implementações DDR5 (uma comparação baseada em uma implementação de sistema típica de quatro componentes DDR5-6400). Xilinx disse que a série Versal HBM é arquitetada para acompanhar as necessidades de memória mais altas dos aplicativos com uso de memória mais intensos para data center, rede com fio, teste e medição, e aeroespacial e defesa.

Em um briefing com a embedded.com, Mike Thompson, gerente sênior da linha de produtos dos FPGAs Xilinx Versal, disse:“Existem três tendências principais no momento:crescimento exponencial do tráfego de rede e dados a serem processados; Disponibilidade de largura de banda DDR que leva a gargalos de desempenho; e o terceiro é a segurança dos dados. Versal HBM aumenta a capacidade de cada uma dessas três camadas, especialmente porque os requisitos de largura de banda e segurança estão ultrapassando as tecnologias atuais de processamento e memória. ”

A série Versal HBM utiliza memória de alta largura de banda integrada usando a interconexão de silício empilhado (SSI) com base na tecnologia de empilhamento 3D CoWoS (chip on wafer no substrato) da TSMC. Thompson disse que essa integração heterogênea é uma parte fundamental para abordar o chamado fim da Lei de Moore. Ele disse que as arquiteturas tradicionais têm gargalos no acesso à memória e à rede para aplicativos em tempo real.

A série Versal HBM usa a base fornecida pelo Xilinx Versal Premium, mas troca uma região superlógica (SLR) no dispositivo para trocar na pilha HBM2e e outra SLR para adicionar um controlador HBM integrado. Isso permite uma arquitetura para movimentação rápida de dados e processamento adaptável por meio da integração de uma propriedade intelectual (IP) em rede e um subsistema de memória. Thompson indicou que o Versal HBM integra 14 FPGAs equivalentes (em comparação com Xilinx Virtex EltraScale +) e substitui 32 chips DDR5 por HBM integrado.

A nova plataforma HBM incorpora núcleos de rede com otimização de energia para alta largura de banda e conectividade segura. A série Versal HBM oferece 5,6 Tb / s de largura de banda serial com transceptores PAM4 de 112 Gb / s, 2,4 Tb / s de largura de banda Ethernet escalável, 1,2 Tb / s de taxa de transferência de criptografia de linha, 600 Gb / s de conectividade Interlaken e 1,5 Tb / s de largura de banda PCIe Gen5 com DMA integrado, com suporte para CCIX e CXL. Esse amplo conjunto de IP reforçado fornece conectividade em rede multiterabit pronta para uso para uma variedade de protocolos, taxas de dados e padrões óticos, permitindo potência e desempenho ideais e rápido lançamento no mercado.

Como uma plataforma de computação heterogênea e adaptável, a série Versal HBM foi projetada para acelerar uma ampla gama de cargas de trabalho com grandes conjuntos de dados, integrando mecanismos adaptáveis ​​para paralelismo de hardware de baixa latência, mecanismos DSP para inferência de IA e processamento de sinal e mecanismos escalares para incorporado computação, gerenciamento de plataforma e inicialização e configuração seguras. Ao contrário dos aceleradores de função fixa, a série Versal HBM pode reconfigurar dinamicamente o hardware em milissegundos para se adaptar com algoritmos em evolução e protocolos emergentes, eliminando a necessidade de reprojetar e reimplementar o hardware. Thompson nos disse “Isso com computação adaptável é importante para o design ágil.”

Esta convergência de computação adaptável com memória de alta largura de banda e conectividade multiterabit permite aceleração de nuvem de próxima geração e rede segura. Os ACAPs Versal HBM oferecem bom desempenho e eficiência energética para cargas de trabalho de big data, incluindo detecção de fraude, mecanismos de recomendação, aceleração de banco de dados, análise de dados, modelagem financeira e inferência de aprendizado profundo para processamento de linguagem natural (NLP). Ao melhorar os tempos de execução em ordens de magnitude em relação às CPUs modernas de classe de servidor, ao mesmo tempo que oferece suporte a conjuntos de dados 4X maiores, os usuários podem implantar aplicativos com conjuntos de dados massivos e conectados com muito menos servidores de menor custo.

Da mesma forma, os ACAPs Versal HBM oferecem escalabilidade e desempenho de rede para roteadores 800G, switches e dispositivos de segurança. Uma implementação de unidade de processamento de rede tradicional (NPU) de um firewall de próxima geração 800G exigiria vários dispositivos NPU e módulos DDR, enquanto um único Versal HBM ACAP elimina memórias externas e executa processamento de pacotes, processamento de segurança e detecção de anomalias infundidas por AI adaptável em reduza drasticamente o consumo de energia e em uma fração do fator de forma. A série oferece grande economia de CapEx e OpEx para provedores de nuvem e rede, permitindo que os clientes usem menos dispositivos e sistemas para implementar seus aplicativos.

Acessível para desenvolvedores de hardware e software, Versal HBM ACAPs fornece um ponto de entrada de design para qualquer desenvolvedor, incluindo Vivado Design Suite para desenvolvedores de hardware, a plataforma de software unificada Vitis para desenvolvedores de software e Vitis AI para cientistas de dados com estruturas específicas de domínio e bibliotecas de aceleração.

A série Versal HBM é construída com base em dispositivos Versal de 7 nm comprovados em produção. Os desenvolvedores podem iniciar a prototipagem em dispositivos da série Versal Premium e placas de avaliação e migrar prontamente para a série Versal HBM. A série Versal HBM começará a amostragem no primeiro semestre de 2022. A documentação já está disponível e as ferramentas estarão disponíveis no segundo semestre de 2021 por meio de um programa de acesso antecipado.