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(Quelle: Intel^®)

Im Zuge der ständigen Ausweitung des Internets der Dinge (IoT) und der fortschreitenden Einführung von 5G-Breitbandnetzen bleibt Edge Computing ein fester Bestandteil der sich ständig verändernden IT-Strategien und Roadmaps. Dieser Umstand hat Gartner in seinem Artikel „Die Bedeutung von Edge Computing für führende Unternehmen in den Bereichen Infrastruktur und Operations“ zur Prognose veranlasst, dass der Anteil von Edge Computing in Unternehmen durch Mikro-Rechenzentren und Mobilfunknetze bis 2025 von 10 Prozent auf 75 Prozent ansteigen wird. Datenzentrierte Anwendungen wie 5G und Edge Computing müssen größere Datenmengen verarbeiten und benötigen daher eine fortschrittliche Verarbeitungstechnologie.

Daten müssen durch die gesamte IT-Infrastruktur übertragen werden, von der Anwendung über den Netzwerkkern bis zum Rechenzentrum und zurück. Da jede Endbenutzeranwendung sich von den anderen unterscheidet, benötigen Systemarchitekten eine anpassbare, flexible Datenverarbeitungslösung, um Kosten und Energieeffizienz am Punkt der Datenerzeugung zu optimieren. Intel^®Agilex™ FPGAs vereinen die Flexibilität von FPGAs mit der Effizienz und Leistungsfähigkeit anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs). Diese neue Lösung integriert ein breites Spektrum von Halbleiterelementen in einem System.

Intel^® Agilex^™ FPGAs

Die Intel^® Agilex^™ FPGAs basieren auf der 10-nm-SuperFin-Technologie von Intel, bieten mehr Flexibilität und Agilität als FPGA-Bauteile der vorherigen Generation und eignen sich dadurch hervorragend für Industrie 4.0-Anwendungen (Abbildung 1).

Abbildung 1: Intel^® Agilex^™ FPGA-Bauteile bieten Flexibilität und Agilität und unterstützen Edge-Geräte, geringe Latenzzeiten und hohe Bandbreiten. (Quelle: Intel^®)

Die neue Intel^® Agilex™-Produktfamilie bietet drei Varianten: Flexibel (F-Serie), schnittstellenzentriert (I-Serie) und speicherzentriert (M-Serie). Intel^® Agilex™ FPGAs der F-Serie bieten Transceiver-Raten von bis zu 58 Gbps, PCIe Gen4 x16, 400Gb Ethernet Hard-IP und Unterstützung von externem DDR4-Speicher über Hard-Memory-Controller. Die Intel^® Agilex™ FPGAs der I-Serie verfügen über eine maximale Transceiver-Rate von 116 Gbps sowie über PCIe Gen5 x16 und Compute Express Link (CXL) Hard-IP. Die M-Serie der Intel^® Agilex™ FPGAs unterstützt zusätzlich In-Package-HBM2-Speicher, externe DDR5-Speicher und Intel^® Optane Persistent Memory.

Architektur und Designphilosophie

Die Innovation der Intel^® Agilex^™ FPGAs liegt in der Kombination von Flexibilität und Agilität. Die Entwickler haben eine universelle, hochleistungsfähige FPGA-Kernstruktur mit funktionsspezifischen Chiplets in einem einzigen Gehäuse kombiniert und dadurch eine flexible Gerätearchitektur geschaffen. Die klassische FPGA-Struktur macht das Produkt so flexibel, dass es sich für mehrere Anwendungen erweitern lässt. Dadurch unterstützt die Intel^® Agilex^™-Produktfamilie eine Vielzahl von Anwendungen.

Während frühere marktübliche FPGAs aus einem einzelnen monolithischen Die oder mehrere Instanzen eines einzelnen Die bestanden, nutzt der Intel^® Agilex^™ eine fortschrittliche Gehäusetechnologie und bietet dadurch verschiedene einzelne Silizium-Dies innerhalb des Gehäuses.

Dadurch überzeugen Intel^® Agilex™ FPGAs in vier wichtigen Bereichen: Wiederverwendung von Designs, Transceiver, Schnittstellen und Rechenleistung/AI. Intel^® Agilex™ FPGAs nutzen die Hyperflex-Core-Architektur der zweiten Generation und ermöglichen die Wiederverwendung von Design und IP von Intel^® Stratix^® 10 FPGAs der vorherigen Generation. Gleichzeitig bieten sie eine bis zu 40 Prozent bessere Performance oder eine bis zu 40 Prozent geringere Verlustleistung. Beide Produkte verwenden den gleichen Quad-Core Arm Cortex A53-Prozessor und sorgen dafür, dass vorhandene Software und Peripheriedesign weiter genutzt werden können. Intel^® Agilex™ FPGAs bieten Transceiver-Raten von bis zu 116 Gbps PAM4 und 58 Gbps NRZ, verfügen über PCIe-, CXL- und 400Gb-Ethernet-Hard-IP und ermöglichen damit die effiziente Verbindung zahlreicher serieller Protokolle und Schnittstellen mit optischen Modulen, Prozessoren und anderen Bauteilen. Für rechenintensive DSP-Anwendungen verfügen die Intel^® Agilex™ FPGAs über einen Variable Precision DSP-Block mit harten Festkomma- und harten Gleitkomma-Betriebsarten, einschließlich FP32-, FP16-, INT18/19-, INT9- und BFLOAT16-Zahlenformaten, die eine Vielzahl von Anwendungen wie KI-Training und -Inferenz unterstützen.

Neue Funktionen eröffnen neue Anwendungsbereiche

Die oben beschriebenen Merkmale machen die Vorteile und Fähigkeiten der Intel^® Agilex™ FPGAs deutlich. Durch ihr flexibles und agiles Design eignen sich Intel^® Agilex™ FPGAs ideal für Beschleunigungsanwendungen im Rechenzentrum mit PCIe- und CXL-Prozessoranbindung, neue DSP-Funktionen für KI, leistungsstarke externe Speicherschnittstellen wie DDR4, DDR5 und persistenten Intel^® Optane™ Speicher sowie In-Package HBM2-Speicher. Weitere Anwendungen für Intel^® Agilex™ FPGAs sind Cloud-Infrastruktur, Virtualisierung von Netzwerkfunktionen (NFV), Automotive, Luft- und Raumfahrt, Fertigungsindustrie und Militär.

Fazit

Intel^® Agilex™ FPGAs bieten einen disruptiven Ansatz für FPGA-Architekturen, der logische Designflexibilität mit anpassbarer Agilität verbindet. Mit beeindruckenden Fortschritten bei Chip und Lösungskonzepten setzen die Intel^® Agilex™ FPGAs das Versprechen der Intel-Akquisition von Altera um, einen breiteren Markt zu erschließen und gleichzeitig der etablierten Zielgruppe der FPGA-Anwender treu zu bleiben. Die Effizienz- und Leistungssteigerungen dieses innovativen Bauteils verbessern die Benutzererfahrung erheblich und können Ihre Marke und Ihr Produktportfolio in neuen und aufstrebenden Märkten in eine führende Position bringen.