Intel® Stratix® 10 FPGAs y dispositivo de sistema integrado en chip FPGA

Los FPGAs y dispositivo de sistema integrado en chips de Intel® Stratix® 10 ofrecen ventajas innovadoras en desempeño, eficiencia energética, densidad e integración de sistemas. Con la revolucionaria arquitectura Intel® Hyperflex™ FPGA y construidos combinando la tecnología Embedded Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB) patentada de Intel, Advanced Interface Bus (AIB) y una creciente cartera de chipsets, los dispositivos Intel® Stratix® 10 ofrecen hasta 2X ganancias de desempeño en comparación con los FPGA de alto desempeño de la generación anterior.1

Consulte también: Software de diseño Intel® Stratix® 10 FPGA, Tienda de diseño, Descargas, Comunidad y Soporte

Intel® Stratix® 10 FPGAs y dispositivo de sistema integrado en chip FPGA

Arquitectura FPGA Intel® Hyperflex™

Para hacer frente a los desafíos que presentan los sistemas de próxima generación, Intel® Stratix® 10 FPGA y dispositivo de sistema integrado en chip cuentan con la nueva arquitectura Intel® Hyperflex™ FPGA, que ofrece el doble de desempeño de frecuencia de reloj y hasta un 70 % menos de energía en comparación con las FPGAs de generación anterior y de calidad superior.2

La Arquitectura FPGA Intel® Hyperflex™ introduce registros adicionales que se pueden circunvalar en todas partes en la trama de FPGA. Estos registros adicionales, llamados hiperregistros, están disponibles en cada segmento de enrutamiento de interconexión y en las entradas de todos los bloques funcionales. Los hiperregistros permiten tres técnicas de diseño clave para lograr el aumento del desempeño del núcleo 2X:

  • Hyper-Retiming de granularidad fina para eliminar rutas críticas.
  • Hipercanalización de latencia cero para eliminar los retrasos en el enrutamiento.
  • Hiperoptimización flexible para lograr el mejor desempeño.

Cuando utiliza estas técnicas en su diseño, las herramientas de diseño de Hyper-Aware utilizan automáticamente los Hyper-Registers para lograr la máxima frecuencia de reloj central.

Integración heterogénea de sistema en paquete 3D

Combinación de nodos de funcionalidad y proceso

La integración heterogénea de 3D SiP permite una serie de beneficios importantes a nivel de sistema, que incluyen:

Obtenga más información sobre la integración SiP 3D heterogénea

Descargue este documento técnico para obtener más información sobre cómo los FPGA Intel® Stratix® 10 y los FPGA dispositivo de sistema integrado en chip aprovechan la integración heterogénea 3D SiP para ofrecer avances en desempeño, energía y factor de forma al tiempo que brindan una mayor escalabilidad y flexibilidad. Además, aprenda cómo la tecnología Intel EMIB ofrece una solución superior para la integración de matrices múltiples.

Tecnología de empaquetado Intel EMIB para dispositivos Intel® Stratix® 10

La tecnología Embedded Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB) patentada de Intel permite la integración efectiva en el paquete de componentes críticos del sistema, como analógico, memoria, ASIC, CPU, etc. La tecnología EMIB ofrece un flujo de fabricación más simple en comparación con otras tecnologías de integración en paquetes. Además, EMIB elimina la necesidad de usar a través de vías de silicio (TSV) y silicio de interposición especializado, lo que permite una solución que ofrece un mayor desempeño, menos complejidad y una integridad superior de la señal y la energía. EMIB utiliza un pequeño chip de silicio incrustado en el sustrato para proporcionar una interconexión de ultraalta densidad entre los die. El ensamble Flip Chip estándar conecta la energía y las señales del usuario desde el chip a las bolas del paquete. Este enfoque minimiza la interferencia del ruido de conmutación del núcleo y la diafonía para brindar una señal superior e integridad de energía.

Para obtener detalles sobre la implementación específica de esta tecnología en la próxima familia de dispositivos Intel® Stratix® 10, consulte la sección Transceptores.

Transceptores

Características

Variantes de mosaico del transceptor

L-Tile (17,4G)

PCIe* Gen3 x16

H-Tile (28,3G)

PCIe* Gen3 x16

E-Tile (30G/58G)

4x 100GE

P-Tile (16G)
Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI)

o
PCIe* Gen4x16

Variantes de dispositivos Intel® Stratix® 10 GX, SX GX, SX, TX, MX TX, MX DX
Máximo de transceptores por mosaico* 24 24 24 20
Tasas máximas de datos de chip a chip (NRZ/PAM4) 17,4 Gbps 28,3 Gbps 28,9 Gbps/57,8 Gbps 16 GT/s
Tasas máximas de datos de backplane (NRZ/PAM4) 12,5 Gbps 28,3 Gbps 28,9 Gbps/57,8 Gbps 16 GT/s
Pérdida de inserción a velocidad máxima de datos Hasta 18 dB Hasta 30 dB Hasta 35 dB Consulte las especificaciones y condiciones de PCIe* Gen4 y UPI
IP duro

PCIe* Gen1, 2 y 3 con compatibilidad con carriles x1, x4, x8 y x16

10G Código de incendio FEC IP dura

PCIe* Gen1, 2 y 3 con carriles x1, x4, x8 y x16

SR-IOV con

4 Funciones físicas y

Funciones virtuales 2K

10G Código de incendio FEC IP dura

10/25/100 GbE MAC con RS-FEC y KP-FEC Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI)
PCIe* Gen1, 2, 3 y 4 con carriles x1, x4, x8 y x16
SR-IOV con
8 Funciones físicas
2048 funciones virtuales
Soporte de bifurcación de puertos para puntos de conexión 2x8 o puerto raíz 4x4
Características de omisión de la capa de transacciones (TL)
Configuración mediante inicialización de protocolo (CvP)
Modo autónomo
VIRTIO
IOV escalable
Memoria virtual compartida
*Consulte las tablas de productos de dispositivos Intel® Stratix® 10 para conocer la cantidad exacta de transceptores disponibles en una combinación de dispositivo y paquete.

Interconectarse a CPUs, ASICs y ASSPs

Dirigidas a aplicaciones de aceleración de alto desempeño, cada vez más utilizadas en los mercados de centros de datos, redes, computación en la nube y pruebas y mediciones, las FPGA Intel® Stratix® 10 DX cuentan con bloques de propiedad intelectual duros y soft que admiten interfaces UPI y PCIe* Gen4.

Se logra una interfaz coherente de alto desempeño y baja latencia cuando se conecta la FPGA a procesadores escalables Intel® Xeon® seleccionados a través de Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI), mientras que la interfaz no coherente aprovecha cualquier dispositivo compatible PCI Express* (PCIe*) de Gen4.

Características detalladas de la solución de interconexión Intel® Stratix® 10 FPGA y dispositivo de sistema integrado en chip:

  • Bloques de propiedad intelectual Intel UPI duros en dispositivos Intel® Stratix® 10, compatibles con Cache Agent y Home Agent soft IP.
  • Bloques de propiedad intelectual PCI Express Gen4 x16 duros, con funciones como modos de bifurcación de puerto raíz y punto final, soporte de virtualización para virtualización de E/S de raíz única (SR-IOV), dispositivo de E/S virtual (VIRTIO), Virtualización de Intel® Scalable I/O (Intel® Scalable IOV) y modo de omisión de capa de transacciones.

Interfaces de memoria externa

Los dispositivos Intel® Stratix® 10 brindan compatibilidad con la interfaz de memoria, incluidas las interfaces seriales y paralelas.

Interfaces de memoria paralela

Los dispositivos Intel® Stratix® 10 ofrecen compatibilidad con memoria paralela de hasta 2666 Mbps para DDR4 SDRAM y admiten una amplia gama de otros protocolos que se muestran a continuación.

  • El controlador de memoria dura ofrece un alto desempeño con bajo consumo de energía, incluida la compatibilidad con:
    • MEMORIA
    • DDR3 / DDR3L.
    • LPDDR3.
  • El soporte de controlador soft ofrece flexibilidad para admitir una amplia gama de estándares de interfaz de memoria, incluidos:
    • RLDRAM 3.
    • QDR II+ / QDR II + Xtreme / QDR IV.
    • Seleccione la memoria persistente Intel® Optane™ DC.

Procesamiento digital de señales (DSP)

Con los dispositivos Intel® Stratix® 10, los diseños de procesamiento de señales digitales (DSP) pueden alcanzar operaciones de punto flotante de hasta 10 Teras por segundo (TFLOPS) de operaciones de punto flotante de precisión simple IEEE 754. Este grado sin precedentes de desempeño computacional es posible gracias a un operador de punto flotante endurecido dentro de cada bloque DSP. Se introdujo inicialmente en la familia de dispositivos Intel® Arria® 10 y ahora se amplía para ofrecer un desempeño de un orden de magnitud mayor en Intel® Stratix® 10 FPGA y dispositivo de sistema integrado en chip. Lea los antecedentes de Intel® Stratix® 10 FPGA y dispositivo de sistema integrado en chip DSP.

Bloque DSP de dispositivo Intel® Stratix® 10

Bloque de tensores de IA

Con Intel® Stratix® 10 NX FPGA, los diseños de aceleración de IA pueden lograr hasta 143 INT8/Bloque de punto flotante 16 (Bloque FP16) TOPS/TFLOPS a ~1 TOPS/W o 286 INT4/Bloque de punto flotante 12 (Bloque FP12) TOPS/ TFLOPS a ~2 TOPS/W3. Este procesamiento computacional es posible gracias a un nuevo tipo de bloque de cómputo optimizado para IA llamado AI Tensor Block. La arquitectura de AI Tensor Block contiene tres unidades de producto punto, cada una de las cuales tiene diez multiplicadores y diez acumuladores, para un total de 30 multiplicadores y 30 acumuladores dentro de cada bloque. La arquitectura de AI Tensor Block está ajustada para multiplicaciones comunes de matriz-matriz o vector-matriz utilizadas en una amplia gama de cálculos de IA, con capacidades diseñadas para funcionar de manera eficiente tanto para tamaños de matriz pequeños como grandes.

Los FPGA y dispositivo de sistema integrado en chip Intel® Stratix® 10 garantizan una alta confiabilidad y brindan capacidades de mitigación de SEU.

  • Detección avanzada de SEU (ASD).
    • Procesamiento de sensibilidad.
    • Etiquetado de jerarquía.
  • Inyección de fallas.
    • Úselo para caracterizar y mejorar sus diseños.

Herramientas de desarrollo de dispositivo de sistema integrado en chip Intel® Stratix® 10

Intel® dispositivo de sistema integrado en chip FPGA Embedded Development Suite (dispositivo de sistema integrado en chip EDS) con ARM* Development Studio* 5 (DS-5*) es compatible con Intel® Stratix® 10 dispositivo de sistema integrado en chip, lo que proporciona depuración heterogénea, creación de perfiles y visualización de todo el chip. El dispositivo de sistema integrado en chip EDS unifica toda la información de depuración de software de los dominios de CPU y FPGA y los presenta de manera organizada dentro de la interfaz de usuario estándar de DS-5. El kit de herramientas brinda a los usuarios un nivel sin precedentes de visibilidad y control de depuración que brinda ganancias sustanciales de productividad.

Para obtener más información, visite la página de Intel® Stratix® 10 dispositivo de sistema integrado en chip.

Información sobre productos y rendimiento

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Comparison based on Stratix® V vs. Intel® Stratix® 10 using Intel® Quartus® Prime Pro 16.1 Early Beta. Stratix® V Designs were optimized using 3 step optimization process of Hyper-Retiming, Hyper-Pipelining, and Hyper-Optimization in order to utilize Intel® Stratix® 10 architecture enhancements of distributed registers in core fabric. Designs were analyzed using Intel® Quartus® Prime Pro Fast Forward Compile performance exploration tool. For more details, refer to Intel® Hyperflex™ FPGA Architecture Overview White Paper: https://www.intel.com/content/dam/www/programmable/us/en/pdfs/literature/wp/wp-01220-hyperflex-architecture-fpga-socs.pdf. Actual performance users will achieve varies based on level of design optimization applied. Tests measure performance of components on a particular test, in specific systems. Differences in hardware, software, or configuration will affect actual performance. Consult other sources of information to evaluate performance as you consider your purchase. For more complete information about performance and benchmark results, visit www.intel.es/benchmarks.

2

Las pruebas miden el rendimiento de los componentes en una prueba concreta y en sistemas específicos. Las diferencias en la configuración, el hardware o el software afectarán al rendimiento real. Consulte otras fuentes de información para evaluar el rendimiento si considera realizar la compra. Para obtener información más completa sobre los resultados del análisis de rendimiento, visita http://www.intel.es/content/www/es/es/benchmarks/benchmark.html.

3

De acuerdo con estimaciones internas de Intel.
Las pruebas miden el rendimiento de los componentes en una prueba concreta y en sistemas específicos. Las diferencias en la configuración, el hardware o el software afectarán al rendimiento real. Consulte otras fuentes de información para evaluar el rendimiento si considera realizar la compra. Para obtener información más completa sobre los resultados del análisis de rendimiento, visita http://www.intel.es/benchmarks.
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