加速主機(jī)連接，解鎖更高內(nèi)存帶寬｜全新第二代 AMD Versal? Premium 系列自適應(yīng)SoC賦能大計(jì)算量和高密度計(jì)算場(chǎng)景

在現(xiàn)代計(jì)算領(lǐng)域，數(shù)據(jù)量的激增、帶寬需求的提升以及傳輸效率的優(yōu)化，正在推動(dòng)存儲(chǔ)與主機(jī)連接技術(shù)的迅速發(fā)展，安全威脅也因此日益加劇。人工智能（AI）的快速普及進(jìn)一步加速了這一趨勢(shì)，對(duì)計(jì)算架構(gòu)提出了前所未有的嚴(yán)苛要求。

而在計(jì)算架構(gòu)的演進(jìn)過(guò)程中，內(nèi)存和存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)也在不斷發(fā)展。DDR5已成為主流DRAM標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年繼續(xù)主導(dǎo)市場(chǎng)。同時(shí)，CXL（Compute Express Link）作為連接存儲(chǔ)與主機(jī)的創(chuàng)新技術(shù)，正以212%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率快速普及。如今，約半數(shù)服務(wù)器已支持CXL技術(shù)，預(yù)計(jì)到2029年這一比例將接近100%，大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)中心的內(nèi)存擴(kuò)展能力與資源共享靈活性。

為更好地滿足高數(shù)據(jù)量、高帶寬和低延遲的計(jì)算需求，AMD重磅推出了第二代AMD Versal? Premium系列。該系列基于最新的技術(shù)架構(gòu)，支持PCIe Gen6、LPDDR5X和CXL 3.0等前沿連接技術(shù)，專為數(shù)據(jù)密集型和計(jì)算密集型應(yīng)用設(shè)計(jì)，為高性能計(jì)算和智能應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支柱，推動(dòng)行業(yè)邁向更高效、更智能的未來(lái)。

近日AMD召開了第二代AMD Versal? Premium系列自適應(yīng)SoC的新品發(fā)布會(huì)，AMD自適應(yīng)與嵌入式計(jì)算事業(yè)部( AECG) Versal產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)Manuel Uhm，AMD自適應(yīng)和嵌入式計(jì)算事業(yè)部( AECG) 高級(jí)產(chǎn)品線經(jīng)理Mike Rather兩位發(fā)言人進(jìn)行了精彩的分享。

據(jù)悉，第二代AMD Versal Premium系列產(chǎn)品是基于已經(jīng)生產(chǎn)一年的第一代產(chǎn)品，在其極限硬IP的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的新標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)擴(kuò)充，尤其是在針對(duì)I/O、收發(fā)器以及存儲(chǔ)/內(nèi)存的控制器、主機(jī)的接口方面，AMD都帶來(lái)了一系列創(chuàng)新。

透過(guò)對(duì)PCIe Gen 6規(guī)范，以及CXL3.1規(guī)范，第二代進(jìn)一步加速了主機(jī)連接；用LPDDR5X和DDR5以及CXL存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊，更快地釋放更多內(nèi)存。同時(shí)也通過(guò)IDE、DDR加密和400G的高速加密引擎來(lái)確保了各種用例中的數(shù)據(jù)安全性。

Manuel表示，第一代Versal Premium系列產(chǎn)品更多關(guān)注的是加速網(wǎng)絡(luò)，在高安全性、高通量和帶寬的情況下加速網(wǎng)絡(luò)。而隨著大語(yǔ)言模型的興起，數(shù)據(jù)中心需要更多的內(nèi)存來(lái)支持。因此第二代中增加了CXL內(nèi)存的分享和池化的技術(shù)。

“第二代AMD Versal? Premium最好的理解就是它是在助力計(jì)算，主要是通過(guò)更好地來(lái)管理系統(tǒng)的內(nèi)存，因?yàn)檫@方面正是現(xiàn)在人工智能模型以及各種數(shù)據(jù)集成最需要的?！盡anuel解釋到。同時(shí)他也強(qiáng)調(diào)，第二代是為了適配新的應(yīng)用，而非取代第一代。Mike也補(bǔ)充道，兩者目標(biāo)市場(chǎng)會(huì)有一定重合，但兩代產(chǎn)品將會(huì)是同時(shí)進(jìn)行推廣。

加速主機(jī)連接：高端應(yīng)用的性能躍升與資源優(yōu)化之道

加速主機(jī)連接在高端應(yīng)用中至關(guān)重要，它為數(shù)據(jù)密集型和計(jì)算密集型任務(wù)提供了更高的帶寬和更低的延遲，從而滿足AI訓(xùn)練、大數(shù)據(jù)分析、5G通信、自動(dòng)駕駛等場(chǎng)景的苛刻需求。高速連接如PCIe Gen6和CXL 3.1，使主機(jī)與加速器之間的數(shù)據(jù)傳輸更加順暢，有效減少數(shù)據(jù)搬運(yùn)的瓶頸，支持多種加速器的異構(gòu)計(jì)算，提升系統(tǒng)的資源利用率和能效。此外，CXL協(xié)議還允許內(nèi)存共享，提升計(jì)算資源的靈活性；硬件級(jí)的加密模塊則保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。因此，加速主機(jī)連接技術(shù)不僅提高了高端應(yīng)用的性能和實(shí)時(shí)性，也為數(shù)據(jù)安全和資源優(yōu)化提供了有力支持，成為數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算等領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)。

據(jù)悉，AMD Versal? Premium自適應(yīng)SoC與AMD EPYC? CPU之間能夠?qū)崿F(xiàn)深度協(xié)同，通過(guò)PCIe Express接口構(gòu)建起高效的數(shù)據(jù)通道，為計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)任務(wù)的卸載提供卓越的性能支持。借助這一高速連接，Versal Premium與EPYC處理器實(shí)現(xiàn)了流暢的內(nèi)存空間共享，減少了內(nèi)存冗余的占用，從而提高了資源利用效率。此外，PCIe IDE和DRAM加密技術(shù)為整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程提供了端到端的安全保障，確保數(shù)據(jù)的完整性與保密性，滿足高安全性需求的應(yīng)用場(chǎng)景。

值得一提的是，在第二代AMD Versal Premium系列中，創(chuàng)新性的GTM2收發(fā)器為系統(tǒng)性能再添助力。GTM2集成了上一代產(chǎn)品中的GTM和GTM1收發(fā)器，支持1.25 Gb/s至128 Gb/s的廣泛數(shù)據(jù)速率，并兼容NRZ與PAM4編碼格式。與此同時(shí)，GTM2延續(xù)了上一代成熟的設(shè)計(jì)流程，使開發(fā)者能夠輕松上手，并在系統(tǒng)的各個(gè)階段確保高度的可靠性。這一新型收發(fā)器的引入，進(jìn)一步強(qiáng)化了Versal Premium的高速數(shù)據(jù)傳輸能力，為開發(fā)者帶來(lái)了可靠、靈活且強(qiáng)大的解決方案。

解鎖更多內(nèi)存：升級(jí)到DDR5/LPDDR5X，支持CXL® 3.1拓展

在內(nèi)存方面，第二代AMD Versal? Premium系列實(shí)現(xiàn)了對(duì)DDR5和LPDDR5的支持，因此數(shù)據(jù)速率達(dá)到了第一代產(chǎn)品DDR4和LPDDR4的兩倍。此外，與DDR4和LPDDR4相比，DDR5和LPDDR5的功耗降低了20%到30%。為了進(jìn)一步保障內(nèi)存安全，在第二代Versal Premium還增加了硬內(nèi)聯(lián)ECC和加密功能。

同時(shí)，AMD還在新品中引入了支持CXL 3.1的存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊，可以靈活擴(kuò)展內(nèi)存容量，并與多家DRAM供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)兼容。例如，使用LPDDR5X內(nèi)存時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)256比特的傳輸帶寬，通過(guò)兩個(gè)8通道CXL連接，速率可達(dá)64 Gb/s，從外部存儲(chǔ)器獲取的帶寬超過(guò)500 Gb/s，為高效數(shù)據(jù)處理提供了強(qiáng)大的支持。

增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全：端到端安全架構(gòu)和400G高速加密引擎

AMD最新的Versal Premium系列通過(guò)端到端的數(shù)據(jù)安全機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)和使用過(guò)程的全面保護(hù)。在傳輸過(guò)程中，PCIe IDE和高速加密引擎對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)在公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)中的安全傳輸；在靜態(tài)存儲(chǔ)方面，DDR內(nèi)聯(lián)加密與ECC技術(shù)為存儲(chǔ)中的非活動(dòng)數(shù)據(jù)提供了有效的加密保護(hù)，防止數(shù)據(jù)被篡改或泄露；在數(shù)據(jù)使用過(guò)程中，通過(guò)RAM內(nèi)存中的加密保障，確保數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)計(jì)算中不受攻擊。這一完整的端到端安全架構(gòu)，滿足了現(xiàn)代高端應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)安全的嚴(yán)苛需求。

此外，Versal Premium系列的400G高速加密引擎為高帶寬和高安全性場(chǎng)景提供了強(qiáng)大的支持。該引擎具備高達(dá)800 Gb/s的吞吐量，采用AES-GCM-256/128算法進(jìn)行加密和解密，并支持從40x10G到1x400G的多種通道配置，適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)需求。同時(shí)，它還兼容MACsec和IPsec協(xié)議，其中MACsec適用于保護(hù)端到端或共享的以太網(wǎng)鏈路，常用于廣域網(wǎng)（WAN）和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）；IPsec則保障了IP網(wǎng)絡(luò)的連接安全，適用于VPN等場(chǎng)景。通過(guò)集成這些先進(jìn)的安全技術(shù)，Versal Premium系列為數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算和高性能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了靈活且可靠的安全解決方案。

高帶寬與靈活擴(kuò)展，賦能大數(shù)據(jù)量及高級(jí)算密度場(chǎng)景

通過(guò)進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的帶寬、擴(kuò)展性和靈活性，第二代AMD Versal? Premium系列更適用于大數(shù)據(jù)量以及高計(jì)算密度的應(yīng)用場(chǎng)景，包括數(shù)據(jù)中心、通信、測(cè)試與測(cè)量等。

首先，該系列通過(guò)支持CXL 3.1協(xié)議，提供了強(qiáng)大的內(nèi)存擴(kuò)展和高性能內(nèi)存接口。在數(shù)據(jù)中心，CXL內(nèi)存池和單節(jié)點(diǎn)（如下圖中所示的多個(gè)機(jī)架）通過(guò)高帶寬的交換結(jié)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)了各機(jī)架之間的資源共享和統(tǒng)一管理。

CXL 3.1采用PCIe Gen6技術(shù)，與CXL 2.0相比，具備兩倍帶寬，并通過(guò)NUMA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有軟件的輕松集成。Versal Premium在操作模式上支持CXL.io、CXL.mem和CXL.cache三種模式，提供全面的內(nèi)存管理功能。在器件模式下，Versal Premium可以作為內(nèi)存控制器運(yùn)行，同時(shí)在主機(jī)模式下可連接CXL擴(kuò)展模塊，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活擴(kuò)展。此外，Versal Premium還支持多主機(jī)單邏輯設(shè)備（MH-SLD）架構(gòu)和系統(tǒng)可組合性，為多主機(jī)共享資源提供了硬件支持。

在高性能GPU集群與自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)方面，第二代Versal Premium系列也展現(xiàn)了卓越的帶寬與靈活性。隨著越來(lái)越多的客戶購(gòu)買并部署大規(guī)模GPU集群，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口往往難以滿足其性能與擴(kuò)展需求。而第二代Versal Premium通過(guò)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器支持兩個(gè)400G接口，顯著提升了GPU集群的數(shù)據(jù)傳輸能力，確保其在復(fù)雜計(jì)算場(chǎng)景中的穩(wěn)定性與高效性。這一功能此前在Virtex UltraScale+和第一代Versal Premium中已有應(yīng)用，而第二代Versal Premium在帶寬支持和集群靈活性上更進(jìn)一步。

在測(cè)試與測(cè)量領(lǐng)域，第二代Versal Premium也有廣泛應(yīng)用。隨著PCIe Gen7標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)逐步推進(jìn)，分析器、控制器和練習(xí)器等相關(guān)測(cè)試設(shè)備需要支持高達(dá)128 Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，對(duì)收發(fā)器性能提出了極高要求。第二代Versal Premium不僅集成了高效的DSP引擎和內(nèi)存帶寬，還支持多種重要的接口協(xié)議，包括C-PHY和D-PHY，滿足了測(cè)試設(shè)備制造商的嚴(yán)苛需求。這一架構(gòu)設(shè)計(jì)使Versal Premium在支持先進(jìn)協(xié)議和高帶寬測(cè)試需求方面具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為下一代高速接口的開發(fā)與測(cè)試提供了理想的解決方案。

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據(jù)悉，第二代AMD Versal? Premium系列提供四種不同型號(hào)，邏輯單元從140萬(wàn)到330萬(wàn)不等，包含3300到7600個(gè)DSP引擎。并集成了片上內(nèi)存、內(nèi)存控制器、雙核A72應(yīng)用處理器、雙核R5F實(shí)時(shí)處理器、32至72個(gè)GTM2收發(fā)器、PCIe和CXL支持模塊、100G和600G以太網(wǎng)MAC、400G高速加密引擎以及LDPC解碼器。該系列將于2024年第四季度推出功率估算工具，2025年下半年提供完整的Vivado工具，2026年上半年發(fā)布芯片樣片和開發(fā)套件，并在2026年中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。