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Intels Agilex-FPGAs: Technologien für »kundenspezifische FPGAs«

Mit den Agilex-FPGAs will Intel kundenspezifische Produkte bieten, um die Herausforderungen in datenzentrierten Anwendungen in den Bereichen Embedded, Netzwerke und Rechenzentrum bewältigen zu können.

Intel Bildquelle: © Intel

FPGAs für datenzentrierte Anwendungen

Ganz früher konnten FPGA-Hersteller ihre generischen Produkte in eine Vielzahl von Applikationen liefern. Irgendwann wurden die FPGAs auf bestimmte Anwendungen optimiert. Jetzt geht Intel noch einen Schritt weiter und setzt auf kundenspezifische, d.h. anwendungsspezifische FPGAs. Um dies zu bewerkstelligen, setzt Intel für seine FPGA-Familie „Agilex“ auf verschiedene hausinterne Technologien. So basiert das Die mit der FPGA-Fabric auf dem eigenen 10-nm-FinFET-Prozess (vergleichbar mit dem 7-nm-Prozess von TSMC). Um die Logic-Fabric mit den erforderlichen Analogkomponenten, Speicher, aber auch kundenspezifischen Schaltungen oder eASIC-Dies zu ergänzen und so das Produkt an die Anforderungen des jeweiligen Marktes bzw. Kunden anpassen zu können, nutzt Intel nicht eine monolithische Integration, sondern vielmehr seine heterogene 3D-SiP-Technologie (System in Package).

Aus der Sicht von Dan McNamara, Senior Vice President und General Manager der Programmable Solutions Group von Intel, ist dieser Ansatz genau der richtige, um dem derzeitigen Trend auf dem Markt begegnen zu können: die schnell wachsende Datenflut. »Die enormen Datenmengen, die erzeugt werden, machen agile und flexible Lösungen notwendig, die Daten effizient bewegen, speichern und verarbeiten können. Dem kann nur mit kundenspezifischer Hard- und Software begegnet werden. Unsere Agilex-FPGAs bieten eine maßgeschneiderte Konnektivität und Beschleunigung und liefern gleichzeitig die dringend benötigten Verbesserungen bei der Rechenleistung und der Leistungsaufnahme für die verschiedenen Workloads«, so McNamara weiter.

In Hinblick auf die enormen Datenmengen, die generiert werden, verweist er auf Zahlen, die auf einer Kombination von Analystendaten und eigenen Untersuchungen basieren. Darin heißt es: 2020 werden von einem Internet-Benutzer pro Tag durchschnittlich 1,5 GB Daten erzeugt; ein intelligentes Fahrzeug kommt zu diesem Zeitpunkt schon auf 4 TB pro Tag, eine intelligente Fabrik sogar auf 1 PB.

Seiner Meinung nach steht für die meisten Anwendungen an erster Stelle die Forderung nach Flexibilität und Skalierbarkeit, aber es gebe auch deutliche Unterschiede bei den Design-Herausforderungen und -Anforderungen in den Märkten für Edge, Netzwerk und Cloud. So gehe es im Edge- und Embedded-Bereich vor allem darum, in Echtzeit umsetzbare Informationen zu liefern. Bei Netzwerkanwendungen bestehe die Herausforderung darin, virtualisierte Netzwerkfunktionen zu beschleunigen und einen maximalen Datendurchsatz auf Komponentenebene zu erreichen. Und auf der Cloud-Seite »besteht die Herausforderung darin, die Daten zu verwalten, zu organisieren und zu verarbeiten und auf sich ändernde Workload-Anforderungen reagieren zu können. In jedem dieser Bereiche beschleunigen FPGAs die unterschiedlichen Workloads und bieten unseren Kunden einen differenzierten Mehrwert«, so McNamara.

All diese unterschiedlichen Anforderungen will Intel mit seiner Agilex-Familie abdecken. Aus McNamaras Sicht zeichnen sich die zukünftigen Bausteine durch folgende Besonderheiten aus:

  • Compute Express Link: Die Agilex-FPGAs sind die ersten Bausteine weltweit, die das Compute Express Link unterstützen, eine cache- und speicherkohärente Verbindung zu zukünftigen skalierbaren Xeon-Prozessoren von Intel.
  • HyperFlex der zweiten Generation: Die Agilex-FPGAs sind mit der zweiten HyperFlex-Generation ausgestattet (die erste wurde bei Stratix-10-FPGAs eingesetzt) und kommen im Vergleich zu Stratix-10 auf bis zu 40 Prozent mehr Leistung oder auf bis zu 40 Prozent weniger Leistungsaufnahme.
  • DSP-Innovationen: Die Agilex-FPGAs unterstützen hardwaremäßig BFLOAT16- und FP16-Formate und kommen auf eine DPS-Leistung von bis zu 40 TFLOPs.
  • PCIe Gen 5: Die FPGAs verfügen über eine höhere Bandbreite im Vergleich zu PCIe Gen 4.
  • Datenraten des Transceivers: Die Transceiver der neuen FPGAs unterstützen Datenraten von bis zu 112 Gbit/s.
  • Fortschrittliche Speicherunterstützung: DDR5, HBM, nichtflüchtiger Intel-Optane-DC-Speicher