Artiza Networks เปิดตัว Griffin SmartNIC แบบใช้ Intel Agilex® 7 FPGA และ Open FPGA Stack

สรุปข้อมูลผู้บริหาร

แพลตฟอร์ม Intel FPGA SmartNIC N6000-PL เป็น SmartNIC เจนเนอเรชั่นที่สามของ Intel โดยให้ความสามารถเชื่อมต่อ Ethernet ที่ 2x100 Gbps เพื่อเร่งความเร็วเวิร์กโหลดการสื่อสารและระบบเครือข่าย Griffin N6060/61 ของ Artiza Networks เป็นโซลูชันแบบการ์ดที่ใช้แพลตฟอร์ม N6000 ในระดับการผลิตล่าสุด Artiza Networks ทำการปรับแต่ง Griffin N6060/61 โดยใช้แพลตฟอร์ม N6000 และ OFS เป็นจุดเริ่มต้น เพื่อรวมเอา LE ให้ได้มากเป็นสองเท่าของแพลตฟอร์ม N6000 ทำให้เกิดเวิร์กโหลดที่มีขนาดใหญ่ขึ้น มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้

AFU หรือ "เขตเวิร์กโหลด" สามารถโยกย้ายได้ง่ายๆ จากเจนเนอเรชั่นก่อนหน้าของ Programmable Acceleration Card (PAC) ของ Intel โดยไม่ต้องมีการปรับเปลี่ยนใดเป็นพิเศษ รวมถึง Intel FPGA PAC D5005 AFU และ Intel FPGA PAC N3000 AFU ด้วยการเพิ่มจำนวน LE เป็นสองเท่า ความสามารถของ AFU ก็เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจากแพลตฟอร์ม N3000 และ N6000

เบื้องหลังและความท้าทาย

Artiza Networks เป็นผู้นำอุตสาหกรรมในระบบเครือข่ายไร้สาย 3G, 4G, และ 5G รวมทั้ง Radio Access Network (RAN) และโดเมน Core Network (CN) ตลอดเวลากว่า 20 ปี Artiza ได้ทำงานร่วมกับบริษัทผู้จัดจำหน่ายและผู้ดำเนินการชั้นนำของอุตสาหกรรมเครือข่าย ในการทดสอบโหนด RAN และ CN สำหรับเครือข่ายโมบายล์ขั้นสูงที่สุดในโลก

ในปี 2021 Intel ได้ประกาศเปิดตัวแพลตฟอร์ม Intel FPGA SmartNIC N6000-PL ล่าสุดของตน ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มการพัฒนาที่ขับเคลื่อนด้วย Intel Agilex® 7 FPGA F-ซีรีส์ แพลตฟอร์ม N6000 หยิบยื่นพลังและประสิทธิภาพอันมากมาย การปรับปรุงต่างๆ เมื่อเทียบกับ Intel FPGA PAC N3000 รุ่นที่มาก่อนหน้า แพลตฟอร์มการพัฒนานี้มุ่งหมายไว้รองรับเวิร์กโหลดการสื่อสารและระบบเครือข่ายในหลากหลายแอปพลิเคชัน เช่น vRAN, Virtual Cell Site Router (vCSR), Cloud Native Contrail Networking (CN2), SMTE ST2110, และ User Plane Function (UPF) แพลตฟอร์ม N6000 ยังยกระดับโซลูชันการเร่งความเร็ว Intel FPGA PAC N3000 Forward Error Correction (FEC)

ทรัพยากรด้านวิศวกรรมอันมากมายของ Artiza รวมถึงความเชี่ยวชาญในการพัฒนา PCB, FPGA, และ Digital Signal Processing (DSP) ในรูปแบบใช้สายและเบสแบนด์ กอปรกับเป็นผู้นำในอุตสาหกรรม ทำให้ Artiza สามารถพัฒนา SmartNIC ล่าสุดของตน คือ Griffin N6060/61 ได้ Griffin N6060/61 เป็นตัวอนุพันธ์ที่ได้จากแพลตฟอร์ม Intel FPGA SmartNIC N6000-PL

อย่างไรก็ตาม ด้วยเพียงแค่จัดให้มีการ์ด บริษัทผู้ผลิตเวิร์กโหลดที่จัดซื้อ Griffin N6060/61 ก็จะต้องแบกรับภาระของการทุ่มทรัพยากรเพื่อการพัฒนาเวิร์กโหลด FPGA เวิร์กโฟลว์นี้จะรวมถึงการพัฒนาฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ตั้งแต่การสังเคราะห์ฮาร์ดแวร์ การรวบรวม การกำหนดเส้นทาง และการปรับปรุงการจับเวลา กระทั่งการพัฒนาไดรเวอร์ซอฟต์แวร์ และการบูรณาการระบบ/การจำลองเสมือน วงจรการพัฒนาอันยาวนานนี้โดยปกติจะกินเวลา 9 – 12 เดือน

โซลูชัน

Artiza Networks ได้นำเอา OFS มาใช้ เพื่อช่วยผ่อนเบากระบวนการพัฒนาบอร์ด FPGA แบบกำหนดเอง และความท้าทายของบริษัทผู้ผลิตเวิร์กโหลดในเวลาต่อมา ซึ่งในท้ายที่สุดก็จะจัดซื้อบอร์ดของตัวเอง

OFS เป็นโครงสร้างพื้นฐานแบบโอเพ่นซอร์สที่มุ่งหมายไว้ลดเวลาการพัฒนาเวิร์กโหลดและบอร์ดที่ใช้ FPGA แบบกำหนดเอง เพราะเป็นเครื่องมือรากฐานสำคัญที่ช่วยให้นักพัฒนา FPGA สามารถเร่งรัดและสร้างมาตรฐานการพัฒนานี้ โดยจัดให้มีโครงสร้างพื้นฐานแบบโอเพ่นซอร์สที่มีฮาร์ดแวร์อ้างอิง โครงสร้างพื้นฐาน OFS จะประกอบด้วย FPGA Interface Manager (FIM) ซึ่งเรียกกันโดยทั่วไปว่า "เชลล์" และเขต AFU ที่จัดเตรียมไว้สำหรับการพัฒนาเวิร์กโหลด นักพัฒนาบอร์ด หรือ FIM โดยใช้ OFS สามารถใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานแบบโอเพ่นซอร์ส หรือ FIM พื้นฐาน เพื่อพัฒนา FIM ที่ปรับแต่งและกำหนดเองอย่างรวดเร็ว สำหรับบอร์ดของตนตามการใช้งานหรืออุตสาหกรรมเป้าหมาย

Artiza Networks ได้รับช่วงโครงสร้างพื้นฐานฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์แบบโอเพ่นซอร์ส ที่ทำหน้าที่เป็นจุดตั้งต้นสำหรับการพัฒนาแบบกำหนดเองของตน ด้วยการปฏิบัติตามเวิร์กโฟลว์ OFS ส่งผลให้ลดเวลาในการวางตลาดได้อย่างมากมาย ซอร์สโค้ดและเอกสารทางเทคนิคทั้งหมดที่มีไว้สำหรับการพัฒนาแบบใช้ Intel Agilex FPGA ได้รับการตรวจสอบและทดสอบบนแพลตฟอร์ม Intel FPGA SmartNIC N6000-PL ที่ Artiza นำมาใช้ ซึ่งหมายความว่าการใช้ OFS ได้ทันทีที่แกะกล่อง นักพัฒนาสามารถเข้าถึงเฟรมเวิร์กเริ่มต้นได้ทันที กล่าวคือ เชลล์ FPGA แบบปิดโดยจับเวลาไว้ก็พร้อมให้คอมไพล์, โปรแกรมทดสอบโฮสต์พร้อมทำงาน, เฟิร์มแวร์/RTL, การเชื่อมต่อซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ที่ทำงานอยู่, แบนด์วิดธ์, และข้อมูลการตรวจตราบอร์ด เมื่อติดตั้งแล้ว เซิร์ฟเวอร์ก็สามารถตรวจสอบสถานะและฟังก์ชันการทำงานของการ์ดได้ทันที

คุณประโยชน์อีกประการของ OFS คือ บริษัทผู้ผลิตเวิร์กโหลดก็จะมีไลบรารีสำหรับไดรเวอร์ซอฟต์แวร์เพื่อเชื่อมต่อ FPGA กับเลเยอร์แอปพลิเคชัน ตรงนี้ช่วยให้ Artiza Networks ไม่จำเป็นต้องพัฒนางานออกแบบ FPGA ตัวอย่างของตัวเอง อีกทั้งยังช่วยให้บริษัทผู้ผลิตเวิร์กโหลดสามารถมุ่งพัฒนา RTL โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนเชลล์ FPGA, I/O, หรือหน่วยความจำอย่างมากมาย

ผลลัพธ์

การ์ด Griffin N6060/N6061 ตัวอย่างเริ่มมีการจัดส่งเมื่อเดือนมิถุนายน 2023 ในประเทศญี่ปุ่น สหรัฐฯ จีน อินเดีย และฟินแลนด์ การ์ดที่มีสล็อต FH3/4L ได้รับการปรับขนาดสำหรับโปรไฟล์ GPU และสามารถใช้ติดตั้งในเซิร์ฟเวอร์ที่มี PCIe 4.0 x16 เนื่องจากการ์ดนี้ใช้ขั้วต่อ ATX 8-pin แบบเดียวกับ GPU จึงสามารถใช้ติดตั้งไว้ในเซิร์ฟเวอร์ แทนที่จะเป็น GPU

Artiza Networks จะยังคงผลิตการ์ด Griffin N6060/ N6061 ออกมาให้อย่างน้อยเป็นเวลาเจ็ดปี อีกทั้งยังตั้งใจที่จะคงการพัฒนา SmartNIC แบบใช้ PCIe ต่อจากการ์ด Griffin ด้วย Griffin N6060/N6061 มุ่งเน้นใช้งานกับแอปพลิเคชันระบบเครือข่าย vRAN, NFV, และ MEC

แนวทางการเริ่มต้นการเร่งความเร็วเอฟพีจีเอโดยใช้ OFS

นักพัฒนา FPGA สามารถใช้ประโยชน์ Griffin N6060/N6061 SmartNIC แบบเปิดใช้งาน OFS ของ Artiza Networks และใช้เอกสารและซอร์สโค้ดแบบโอเพ่นซอร์ส เพื่อเริ่มต้นสร้างเวิร์กโหลดแบบกำหนดเองของตนได้

ตารางต่อไปนี้สรุปแนวทางที่นักพัฒนาสามารถเริ่มต้นการพัฒนาเวิร์กโหลดแบบใช้ FPGA โดยใช้บอร์ดเร่งความเร็วของ Artiza Networks