新芯片发布，AMD重磅更新

近日，AMD发布了公司第二代 Versal Premium系列。
 
据介绍，这款自适应 SoC 平台旨在面向各种工作负载提供最高水平系统加速，也将成为 FPGA 行业首款在硬 IP 中采用 Compute Express Link （CXL）3.11 与 PCIe Gen6 并支持 LPDDR5 存储器的器件。在AMD看来，这些下一代接口和存储器技术能够在处理器和加速器之间快速且高效地访问和迁移数据。如CXL 3.1 和 LPDDR5X 能助力更快速地释放更多内存，以满足数据中心、通信以及测试测量市场中数据密集型应用日益增长的实时处理和存储需求。
 

 
AMD自适应和嵌入式计算事业部( AECG ) 高级产品线经理Mike Rather在与半导体行业观察等交流的时候则强调，新的Versal Premium系列体现了三个领域的创新：第一是加速主机连接；第二是释放更多的内存；第三是加强数据安全。
 
而之所以会围绕这些角度进行更新，是AMD在看到了产业需求的一些转变。
 
从FPGA到ACAP
 
早在2018年，还没被AMD收购的Xilinx发布了一种叫做ACAP（adaptive compute acceleration platform )的器件。众所周知，Xilinx是以FPGA而闻名于世。但在ACAP系列产品发布以后，让Xilinx不再局限于 FPGA 领域，也不再只支持硬件开发人员。据时任Xilinx总裁兼首席执行官的 Victor Peng所说，ACAP 产品在数据中心以及广阔市场的采用将加速自适应计算的普及，让智能、互联且适应性强的世界早日成为现实。“这是行业面临的一次重大技术变革，也是我们自 FPGA 发明以来最重大的工程成就。”Victor Peng接着说。
 

 
如图所示，ACAP 由新一代 FPGA 结构组成，该结构具有分布式内存和硬件可编程 DSP 块、多核 SoC 以及一个或多个软件可编程和硬件自适应计算引擎，通过片上网络 (NoC) 连接。
 
到了2020年，Xilinx就推出了Versal ACAP 中的系列产品Versal Premium。据介绍，Versal Premium系列具有集成、网络化和功耗优化的内核，以及灵活应变平台上的高带宽和计算密度。
 
“我们在发布第一代Versal Premium系列产品的时候更多关注的是加速网络，在高安全性、高通量和带宽的情况下加速网络。”AMD自适应与嵌入式计算事业部( AECG ) Versal产品营销总监Manuel Uhm在与半导体行业观察等交流时强调。
 
也就是在这一年，Xilinx就被AMD收购。
 
关于这单收购，AMD CEO Lisa Su表示，收购赛灵思将高度互补的产品、客户和市场，以及差异化的 IP 和世界一流的人才整合在一起，打造出业界高性能和自适应计算的领导者。“Xilinx提供业界领先的 FPGA、自适应 SoC、AI 推理引擎和软件专业知识，使 AMD 能够提供业界最强大的高性能和自适应计算解决方案组合，并在我们在云、边缘和智能设备领域看到的约 1,350 亿美元的市场机会中占据更大的份额。” Lisa Su强调。
 
在后续的发展中，AMD也的确践行了他们的承诺，推出了多款领先产品。近日发布的第二代AMD Versal Premium系列自适应SoC，则将ACAP应用推向了一个新的高度。
 
助力计算的新产品
 
如图所示，新系列产品在很多方面做了更新。例如在DSP计算方面，AMD现在在新产品上实现了更高的每平方毫米的DSP算力。另外公司也引入了一个新的收发器，使其能达到128 Gb/s线速，支持非常广泛的协议。在I/O方面，公司也在新产品上增加了对于高速MIPI C-PHY和D-PHY接口的支持。


 
“第二代AMD Versal Premium是助力计算，主要是通过更好地管理系统的内存来实现，因为这方面正是现在人工智能模型以及各种数据集成最需要的。”Manuel Uhm在介绍该系列新品的时候如是说。
 


Mike Rather也指出，现在有越来越多的数据和越来越大的带宽，还有更高的效率以及不断演进的安全威胁。“尽管这些并不是新的趋势，它们在行业里已经存在了几十年。但是由于现在AI的迅速发展和重度使用，使得这些趋势变得越来越重要。”Mike Rather补充说。如图所示，DDR 5逐渐成为了行业主流，CXL的关注度也与日俱进。
 

 
“从架构的角度来说，我们可以看到需要更快的主机连接、更多的内存以及更加连贯的接口所以PCIe Gen 6和LPDDR5X和CXL 3.0都是在逐步支持这些趋势的架构。”Mike Rather强调。正是基于这些思考，AMD在第二代 Versal Premium系列率先引入了对速率高达64Gb/s的PCIe Gen 6和CXL 3.1的支持。
 
据介绍，第二代 Versal Premium 器件支持业界最快的主机接口 CXL 3.1 和 PCIe Gen6，可实现行业领先的高带宽主机 CPU 到加速器连接。与支持 PCIe Gen4 或 Gen5 的 FPGA 相比，PCIe Gen6 能提供了 2 至 4 倍的线速率，而运行 PCIe Gen6 的 CXL 3.1 在类似时延下则能提供使用 CXL 2.1 器件的双倍带宽，以及增强的架构和一致性功能。



此外，通过将第二代 Versal Premium 系列搭配 AMD EPYC CPU，系统架构师能够利用经 CXL 或 PCIe 连接到高性能 CPU 的最新 AMD FPGA 的器件，以加速数据密集型应用并满足快速的数据增长需求。CXL 还能提供内存一致性的额外益处，有助于实现真正的异构加速计算。 
 

 
此外，在这系列产品上，AMD还集成了LPDDR5X 8533 Mb/s以及DDR5 6400 Mb/s。
 
AMD表示，第二代 AMD Versal Premium 系列自适应 SoC 能以至高 8533 Mb/s 的最快速 LPDDR5 存储器连接加速存储器带宽，带来更快速的数据传输和实时响应。与采用 LPDDR4/5 存储器的同类器件相比，这种超快的增强型 DDR 存储器可将主机连接速度提升至高 2.7 倍。



与 CXL 存储器扩展模块进行连接可使总带宽较之单独使用 LPDDR5X 存储器高出至多 2.7 倍。因此，第二代 Versal Premium 系列允许为多个加速器实现可扩展的内存池和扩展，进而优化存储器利用率并增加带宽和容量。



通过为多个器件动态分配内存池，第二代 Versal Premium 系列自适应 SoC 旨在提高多头单逻辑器件（ MH-SLD ）的存储器利用率，使其无需架构或交换机即可运行，同时支持至多两个 CXL 主机。
 
来到增强数据安全性方面，AMD不但在该系列新品的PCIe连接方面增加了PCIe完整性和数据加密（也叫做IDE），还增加了硬内联ECC和加密用于DDR存储器。另外，AMD该系列产品还有400G高速加密引擎确保网络安全性，这是在第一代的Versal产品里就引入的功能。



AMD解析说，作为业界首款在硬 IP 中提供集成 PCIe 完整性和数据加密（ IDE ）支持的 FPGA 器件。第二代 Versal Premium 系列的硬核 DDR 内存控制器内置的内联加密可助力保护静态数据，而 400G 高速加密引擎则能帮助器件以至高 2 倍的线速率保护用户数据，从而实现更快速的安全数据事务。
 
AMD 高级副总裁兼自适应和嵌入式计算事业部总经理 Salil Raje 更是直言：“系统架构师始终寻求在更小的空间内装入更多数据，并在系统各部分之间更高效地迁移数据。第二代 Versal 产品组合的最新成员可帮助客户提升整体系统吞吐量和存储器资源利用率，以实现更高性能，并为从云到边缘的最严苛应用提供洞察。”