インテル® Stratix® 10 FPGA & SoC FPGA

インテル® Stratix® 10 FPGA & SoC は、パフォーマンス、電力効率、集積度、システム・インテグレーションにおいて革新的なアドバンテージをもたらします。インテル® Stratix® 10 デバイスは、革命的なインテル® Hyperflex™ FPGA アーキテクチャーを採用し、インテルの特許取得済み Embedded Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB) テクノロジー、Advanced Interface Bus (AIB)、および拡大するチップレットのポートフォリオを組み込んでおり、前世代のハイパフォーマンス FPGA と比べて最大 2 倍のパフォーマンス向上を実現します。1

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インテル® Stratix® 10 FPGA & SoC FPGA

インテル® Hyperflex™ FPGA アーキテクチャー

インテル® Stratix® 10 FPGA & SoC は、次世代システムが直面する課題に取り組むための、新しいインテル® Hyperflex™ FPGA アーキテクチャーを特長としています。このアーキテクチャーは、前世代のハイエンド FPGA の 2 倍のクロック周波数性能と最大 70 % の消費電力削減を実現します。2

インテル® Hyperflex™ FPGA アーキテクチャーは、FPGA ファブリック全域にわたって、バイパス可能な追加のレジスターを埋め込んでいます。Hyper-Register と呼ばれるこの追加レジスターは、すべてのインターコネクト配線セグメントと、すべてのファンクション・ブロックの入力で使用できます。Hyper-Register によって、コア性能の倍増を実現する 3 つの主要なデザイン手法が可能になります。

  • クリティカルパスを解消するきめ細かい Hyper-Retiming
  • 配線遅延を解消するゼロ・レイテンシーの Hyper-Pipelining
  • クラス最高の性能を実現する柔軟な Hyper-Optimization

これらの手法をデザインで使用すると、Hyper-Aware デザインツールは Hyper-Register を自動的に使用して、最大のコアクロック周波数を実現します。

ヘテロジニアスな 3D システムインパッケージ・インテグレーション

機能とプロセスノードの混在

ヘテロジニアス 3D SiP 統合により、以下に示されるようなシステムレベルの重要な利点が多数実現されます。

ヘテロジニアス 3D SiP 統合についての詳細

このホワイトペーパーでは、インテル® Stratix® 10 FPGA & SoC がヘテロジニアス 3D SiP 統合をどのように活用して、スケーラビリティーと柔軟性を向上しながら性能、消費電力、およびフォームファクターの飛躍的進歩を実現するかについて説明します。また、インテルの EMIB テクノロジーがマルチダイ統合のための優れたソリューションをどのように実現するかについても知ることができます。

インテル® Stratix® 10 デバイス向け EMIB パッケージング技術

インテルが特許を持つ Embedded Multi Die Interconnect Bridge (EMIB) テクノロジーは、アナログ、メモリー、ASIC、CPU などのシステム上重要なコンポーネントの効果的なインパッケージ統合を可能にします。インテルが特許を持つ EMIB テクノロジーは、製造フローがほかのインパッケージ統合テクノロジーよりもシンプルです。さらに、EMIB を使用すると、シリコン貫通ビア (TSV) や特殊なインターポーザー・シリコンを使用しなくて済むため、性能がより高く、複雑さが抑えられ、シグナル・インテグリティーとパワー・インテグリティーが優れたソリューションを実現できます。EMIB は、基板に組み込まれた小型のシリコン・ブリッジ・デバイスを使用して、ダイ間に超高集積度インターコネクトを提供します。標準的なフリップチップ・アセンブリーが、チップからパッケージのボールに電源およびユーザーシグナルを接続します。このアプローチはコア・スイッチングのノイズとクロストークからの干渉を最小限に抑えることで、優れたシグナル・インテグリティーとパワー・インテグリティーを実現します。

今後発売されるインテル® Stratix® 10 デバイスファミリーでのこのテクノロジーの具体的な実装については、トランシーバーのセクションをご覧ください。

トランシーバー

機能

トランシーバー・タイルのタイプ

L タイル (17.4G)

PCIe* Gen3 x16

H タイル (28.3G)

PCIe* Gen3 x16

E タイル (30G/58G)

4x100GE

P タイル (16G)
インテル® Ultra Path インターコネクト (インテル® UPI)

または
PCIe* Gen4 x16

インテル® Stratix® 10 デバイスファミリー GX、SX GX, SX, TX, MX TX, MX DX
最大トランシーバー数 / タイル* 24 24 24 20
チップ間最大データレート (NRZ/PAM4) 17.4 Gbps/- 28.3 Gbps/- 28.9 Gbps/57.8 Gbps 16 GT/s/-
バックプレーン最大データレート (NRZ/PAM4) 12.5 Gbps/- 28.3 Gbps/- 28.9 Gbps/57.8 Gbps 16 GT/s/-
最大データレートでの挿入損失 最大 18 dB 最大 30 dB 最大 35 dB PCIe* Gen 4 および UPI の仕様と条件を参照
ハード IP

PCIe* Gen1、2、および 3 x1、x4、x8、および x16 レーンをサポート

10G Fire Code FEC ハード IP

PCIe* Gen1、2、および 3 x1、x4、x8、および x16 レーン

SR-IOV、

4 つの物理ファンクション、

2K バーチャル・ファンクション

10G Fire Code FEC ハード IP

RS-FEC および KP-FEC を備えた 10 / 25 / 100 GbE MAC インテル® Ultra Path インターコネクト (インテル® UPI)
PCIe* Gen1、2、3、および 4 x1、x4、x8、および x16 レーン
SR-IOV、
8 つの物理ファンクション
2048 のバーチャル・ファンクション
ポート分岐のサポート (2x8 のエンドポイントまたは 4x4 のルートポート)
トランザクション・レイヤー (TL) バイパス機能
CvP (プロトコル経由コンフィグレーション) 初期化
自律モード
VirtIO
スケーラブル IOV
共有仮想メモリー
*デバイスとパッケージの組み合わせで利用可能なトランシーバーの正確な数については、インテル® Stratix® 10 デバイスの製品一覧を参照してください。

CPU、ASIC、および ASSP へのインターコネクト

インテル® Stratix® 10 DX FPGA は、ハイパフォーマンスなアクセラレーション・アプリケーションを対象として、データセンター、ネットワーキング、クラウド・コンピューティング、テスト / 計測の各市場での採用が増えています。UPI インターフェイスと PCIe* Gen4 インターフェイスの両方をサポートするハードとソフトの IP ブロックを特長としています。

FPGA を特定のインテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサーに接続すると、インテル® Ultra Path インターコネクト (インテル® UPI) を介し、低レイテンシーかつハイパフォーマンスのコヒーレント・インターフェイスが提供されます。非コヒーレント・インターフェイスでは PCI Express* (PCIe*) Gen4 ケーブルデバイスを利用します。

インテル® Stratix® 10 FPGA および SoCs インターコネクト・ソリューションの詳細は次のとおりです。

  • インテル® Stratix® 10 デバイスに組込まれた、インテル® UPI のハード IP ブロックにより、キャッシュ・エージェントとホーム・エージェント・ソフト IP をサポート
  • PCI Express Gen4 x16 のハード IP ブロックは、エンドポイントおよびルートポート分岐モード、シングルルート I/O 仮想化 (SR-IOV)、仮想 I/O デバイス (VIRTIO)、インテル® スケーラブル I/O 仮想化 (インテル® スケーラブル IOV) の仮想化サポート、トランザクション・レイヤー・バイパス・モードなどの機能を搭載しています。

外部メモリー・インターフェイス

インテル® Stratix® 10 デバイスは、シリアル・インターフェイスやパラレル・インターフェイスをはじめ、クラス最高のメモリー・インターフェイス・サポートを提供します。

パラレル・メモリー・インターフェイス

インテル® Stratix® 10 デバイスは、DDR4 SDRAM に最大 2,666 Mbps のパラレル・メモリー・サポートを提供し、以下のようなその他の各種プロトコルもサポートしています。

  • 以下の規格をサポートする、クラス最高のハード・メモリー・コントローラーが、低消費電力で高い性能を提供します。
    • DDR4
    • DDR3 / DDR3L
    • LPDDR3
  • ソフト・コントローラーのサポートは、以下の各種メモリー・インターフェイス規格をサポートする柔軟性を提供します。
    • RLDRAM 3
    • QDR II+ / QDR II + Xtreme / QDR IV。
    • 一部のインテル® Optane™ DC パーシステント・メモリー。

デジタル信号処理 (DSP)

インテル® Stratix® 10 デバイスでは、DSP デザインで最大 10 TFLOPS の IEEE-754 単精度浮動小数点処理を実現できます。この前例のないコンピューター処理スループットは、各 DSP ブロック内のハード化浮動小数点演算機能により実現されました。当初インテル® Arria® 10 デバイスファミリーで導入され、拡張されてインテル® Stratix® 10 FPGA & SoC で桁違いのスループットを実現しています。インテル® Stratix® 10 FPGA & SoC DSP の背景をご覧ください。

インテル® Stratix® 10 デバイス DSP ブロック

AI テンソルブロック

AI アクセラレーション・デザインは、インテル® Stratix® 10 NX FPGA を使用して、1 TOPS/W までで 143 個の INT8/ ブロック浮動小数点 16 (ブロック FP16) TOPS/TFLOPS あるいは 2 TOPS/W までで 286 個の INT4/ ブロック浮動小数点 12 (ブロック FP12) TOPS/TFLOPS を実現できます3。このコンピューター処理スループットは、AI テンソルブロックという AI 最適化された新しいタイプのコンピューティング・ブロックにより可能になりました。AI テンソルブロックのアーキテクチャーには、それぞれ 10 個のマルチプライヤーと 10 個のアキュムレーターが、各ブロック内に合計 30 個のマルチプライヤーと 30 個のアキュムレーターを有する 3 つのドット積ユニットが含まれています。AI テンソルブロックのアーキテクチャーは、幅広い AI コンピューティングで使用される一般的な行列積またはベクトル行列積向けにチューニングされ、小行列でも大行列でも効率的に動作するように設計されています。

インテル® Stratix® 10 FPGA & SoC はクラス最高の SEU 緩和機能で高い信頼性を確保

  • 高度な SEU 検出 (ASD)
    • センシティビティー・プロセシング
    • 階層タグ
  • フォルト・インジェクション
    • デザインの特性を把握し、改善するために使用

インテル® Stratix® 10 SoC 開発ツール

ARM* Development Studio* 5 (DS-5*) 搭載インテル® SoC FPGA エンベデッド開発スイート (SoC EDS) は、インテル® Stratix® 10 SoC をサポートし、ヘテロジニアス・デバッグ、プロファイリング、およびチップ全体の視覚化を提供します。SoC EDS は、CPU および FPGA ドメインからのあらゆるソフトウェア・デバッグ情報を一元化し、標準 DS-5* ユーザー・インターフェイス内に整理して提示します。インテルと ARM は、これまでにないレベルのデバッグの可視化とコントロールを実現し、ユーザーの生産性を大幅に向上させるツールキットを開発しました。

詳細については、インテル® Stratix® 10 SoC のページをご覧ください。

免責事項

1

インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェア・プロ・エディション 16.1 早期ベータ版を使用して、Stratix® V FPGA とインテル® Stratix® 10 FPGA を比較。コア・ファブリック内の分散レジスターに関するインテル® Stratix® 10 FPGA アーキテクチャーの強化を活用するために、Hyper-Retiming、Hyper-Pipelining、Hyper-Optimization の 3 ステップの最適化プロセスを使用して Stratix® V FPGA デザインの最適化を行いました。デザインの分析には、インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェア・プロ・エディションの Fast Forward Compile 性能調査ツールを使用しました。詳細については、インテル® HyperFlex™ FPGA アーキテクチャーの概要に関するホワイトペーパー (https://www.altera.co.jp/ja_JP/pdfs/literature/wp/wp-01220-hyperflex-architecture-fpga-socs_j.pdf) を参照してください。実際にユーザーが達成できる性能は、適用されるデザイン最適化のレベルによって異なります。テストは、特定システムでの特定テストにおけるコンポーネントのパフォーマンスを測定しています。ハードウェア、ソフトウェア、システム構成などの違いにより、実際の性能は掲載された性能テストや評価とは異なる場合があります。購入を検討される場合は、ほかの情報も参考にして、パフォーマンスを総合的に評価することをお勧めします。性能やベンチマーク結果について、さらに詳しい情報をお知りになりたい場合は、http://www.intel.co.jp/benchmarks/ (英語) を参照してください。

2

テストは、特定のシステムでの個々のテストにおけるコンポーネントのパフォーマンスを測定します。ハードウェア、ソフトウェア、システム構成などの違いにより、実際の性能は掲載された性能テストや評価とは異なります。システムやコンポーネント製品の購入を検討される場合は、ほかの情報や性能テストも参考にして、性能を総合的に評価してください。パフォーマンスおよびベンチマーク結果の詳細については、http://www.intel.com/performance/ (英語) を参照してください。

3

インテル社内での推定値に基づいています。
テストは、特定のシステムでの個々のテストにおけるコンポーネントのパフォーマンスを測定します。ハードウェア、ソフトウェア、システム構成などの違いにより、実際の性能は掲載された性能テストや評価とは異なります。システムやコンポーネント製品の購入を検討される場合は、ほかの情報や性能テストも参考にして、性能を総合的に評価してください。パフォーマンスおよびベンチマーク結果の詳細については、http://www.intel.co.jp/performance/ (英語) を参照してください。
インテル® テクノロジーを使用するには、対応するハードウェア、ソフトウェア、またはサービスの有効化が必要となる場合があります。
絶対的なセキュリティーを提供できる製品やコンポーネントはありません。
結果は推定 / シミュレートされています。コストと結果は状況によって変わります。
© Intel Corporation.Intel、インテル、それらのロゴ、およびその他のインテルのマークは、アメリカ合衆国および / またはその他の国における Intel Corporation またはその子会社の商標です。その他の社名、製品名などは、一般に各社の表示、商標または登録商標です。

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