Xilinx lança Versal HBM

Sep 26, 2023

Não é segredo que estamos nos afogando em dados. Os aplicativos e algoritmos de hoje exigem quantidades quase incompreensíveis de dados, e isso significa que os requisitos de largura de banda estão explodindo mais rápido do que as tecnologias de rede e memória podem suportar. Mesmo com os aceleradores mais avançados que podemos construir com nossos FPGAs, podemos ficar sufocados tentando obter dados dentro e fora do chip e encontrar locais para armazenar informações enquanto processamos.

Embora a largura de banda da memória tenha aumentado rapidamente, a demanda está crescendo mais rapidamente. Empurrar zettabytes de informações em todo o mundo estressou as tecnologias atuais ao ponto de ruptura. Transferir tarefas críticas de desempenho para FPGAs não ajuda se o sistema estiver com falta de largura de banda de memória.

Ao mesmo tempo, cada vez mais esses dados precisam ser protegidos e, toda vez que os dados são movidos por uma interface, eles se tornam vulneráveis.

O que precisamos é aproximar a memória do processamento.

A Xilinx deu um grande passo em direção à localização de memória com sua nova série Versal HBM de dispositivos "ACAP" (pensamos neles como FPGAs). A HBM (ou memória de alta largura de banda) foi projetada para ficar no mesmo pacote com outros elementos de processamento, comunicando-se por meio da tecnologia de empacotamento avançada de interconexão de silício empilhado (SSI). Ao manter a memória no pacote, são possíveis conexões com largura de banda muito maior e evitar interfaces de memória fora do chip reduz significativamente o consumo de energia e a latência da interface.

Isso está longe de ser o primeiro rodeio da Xilinx com a SSI. A empresa foi pioneira em interpositores de silício com FPGA anos atrás, e este novo dispositivo é construído em SSI de quarta geração. No início, o SSI foi usado principalmente para aumentar o rendimento efetivo ao empacotar vários chiplets FPGA menores em um único pacote para construir um FPGA maior. Mas hoje, o SSI também é usado para tornar o silício da Xilinx mais escalável e versátil. Para construir o Versal HBM, por exemplo, eles apenas trocaram um chiplet "Super Logic Region" (SLR) por uma pilha HBM2e de seu dispositivo Versal Premium para construir o Versal HBM. (OK, é um pouco mais complicado do que isso, mas você entendeu.)

Comparado com o DDR5 externo, o HBM integrado oferece 8x a largura de banda com 63% menos consumo de energia. E isso é um grande negócio. Estacionar uma pilha HBM dentro de seu FPGA oferece uma abundância de largura de banda de memória, enquanto economiza seu orçamento de energia para processamento.

Esta não é a primeira vez que a Xilinx coloca o HBM em um de seus dispositivos. Uma versão de seus FPGAs Virtex Ultrascale+ de geração anterior apresentava HBM no pacote. O novo Versal HBM supera aquele em cada eixo, no entanto, com 1,8x a largura de banda da memória (de 460Gbps a 820Gbps) com 15% menos energia e 2x a capacidade de memória do HBM (32GB vs 16GB).

O Versal HBM tem muito mais do que apenas mais largura de banda de memória. Eles também aumentaram significativamente o tamanho dos canais SerDes para obter dados dentro e fora do dispositivo, dobrando a largura de banda total para impressionantes 5,6 TB/s. O SerDes é escalável para máxima flexibilidade de aplicativos, com NRZ de 32 Gbps para interfaces de 100 G com otimização de energia, PAM4 de 58 Gbps para a atual rampa e implantação de 400 G e PAM4 super esportivo de 112 Gbps para futuro desenvolvimento de rede de 800 gigas em 100 G por óptica de faixa.

Muitas interfaces padrão são pré-construídas e fortalecidas para você, incluindo 2,4 TB/s de largura de banda Ethernet escalável que oferece multitaxa: 400/200/100/50/40/25/10G com FEC e multipadrão: FlexE, Flex-O, eCPRI, FCoE e OTN. A segurança pode ser feita rapidamente com taxa de transferência de criptografia de 1,2 Tb / s fornecida por criptografia em massa AES-GCM-256/128, MACsec, IPsec, que a Xilinx afirma ser o "único mecanismo criptográfico 400G reforçado do mundo em uma plataforma adaptável".

Se o PCIe é o seu problema, o Versal HBM oferece 1,5 TB/s de largura de banda de link PCIe agregada via PCIe Gen5 com DMA, CCIX e CXL (sim, jogando para qualquer um dos times agora). A interface PCIe tem conectividade dedicada através da rede em chip programável (NoC) para a memória.

Portanto, o Versal HBM obviamente pode fazer um excelente trabalho ao colocar e retirar dados do chip e estacioná-los na memória enquanto estiverem lá. Mas, e quanto à capacidade de fazer o trabalho real?