アルチザネットワークスが、Intel Agilex® 7 FPGA 搭載、インテル® オープン FPGA スタック対応の Griffin SmartNIC を発表

エグゼクティブ・サマリー

インテル® FPGA SmartNIC N6000-PL プラットフォームは、インテルの第 3 世代 SmartNIC です。2x100Gbps イーサネット接続を提供し、通信とネットワークのワークロードを高速化します。アルチザネットワークスの Griffin N6060/61 は、N6000 プラットフォームを搭載した本番環境向けの最新カード・ソリューションです。N6000 プラットフォームおよび OFS を出発点として使用し、アルチザネットワークスは、Griffin N6060/61 のカスタマイズにより N6000 プラットフォームの 2 倍の LE を組み込むことで、より大規模で高性能なワークロードを実現しました。

AFU または「ワークロード・リージョン」は、インテル® FPGA PAC D5005 AFU およびインテル® FPGA PAC N3000 AFU といった以前の世代のインテル® プログラマブル・アクセラレーション・カード (PAC) から、特別な変更を加えることなく、簡単に移植できます。LE の数が 2 倍になったことで、AFU の性能も N3000 および N6000 プラットフォームの 2 倍に高まりました。

背景と課題

アルチザネットワークスは、無線アクセス・ネットワーク (RAN)、コア・ネットワーク (CN) ドメインなど、3G、4G、5G ワイヤレス・ネットワークにおける業界のリーダーです。20 年以上にわたり、アルチザは、ネットワーク業界の大手ベンダーおよび運用業者と協力して、世界で最も高度なモバイル・ネットワークの RAN および CN ノードをテストしてきました。

2021年、インテルは、Intel Agilex® 7 FPGA F シリーズ搭載の開発プラットフォームである、最新のインテル® FPGA SmartNIC N6000-PL プラットフォームを発表しました。N6000 プラットフォームは、前世代のインテル® FPGA PAC N3000 と比較して大幅な消費電力の削減とパフォーマンスの向上を実現しました。この開発プラットフォームは、vRAN、仮想セル・サイト・ルーター (vCSR)、クラウドネイティブな Contrail Networking (CN2)、SMTE ST2110、User plane function (UPF) など、さまざまなアプリケーションにわたる通信とネットワーク・ワークロードをサポートすることを目的としています。また、N6000 プラットフォームは、インテル® FPGA PAC N3000 の前方誤り訂正 (FEC) アクセラレーション・ソリューションも強化しました。

PCB、FPGA、有線およびベースバンド方式におけるデジタル信号処理 (DSP) 開発の専門知識などを含むアルチザの広範なエンジニアリング・リソースと、業界におけるリーダーシップを活かし、アルチザは最新の SmartNIC である Griffin N6060/61 の開発に成功しました。Griffin N6060/61 は、インテル® FPGA SmartNIC N6000-PL プラットフォームの派生製品です。

しかし、カードのみを提供することで、Griffin N6060/61 を購入するワークロード・ベンダーは、FPGA ワークロード開発にリソースを費やす負担を余儀なくされるでしょう。このワークフローには、ハードウェアの合成、コンパイル、ルーティング、タイミングの強化から、ソフトウェア・ドライバーの開発、オーケストレーション / 仮想化まで、ハードウェアとソフトウェアの開発が含まれます。これは、通常、9～12 カ月かかる長い開発サイクルです。

ソリューション

カスタム FPGA ボードの開発プロセスを容易にし、最終的にボードを購入することになるその後のワークロード・ベンダーの課題を軽減するため、アルチザネットワークスは OFS を採用しました。

OFS は、カスタムの FPGA ベースのボードとワークロードの開発時間を短縮することを目的としたオープンソース・インフラストラクチャーです。これは、リファレンス・ハードウェアを備えた完全なオープンソース・インフラストラクチャーを提供することで、FPGA 開発者がこの開発の迅速化および標準化を実現できるようにする重要な基盤ツールです。OFS インフラストラクチャーには、一般に「シェル」と呼ばれる FPGA Interface Manager (FIM) とワークロード開発用に指定された AFU リージョンが含まれます。OFS を使用すれば、ボードまたは FIM 開発者は、オープンソースのインフラストラクチャーまたはベースの FIM を活用し、ターゲットとなるアプリケーションまたは業界に応じてそのボード用に調整されたカスタム FIM を迅速に開発できます。

OFS ワークフローに従うことで、アルチザネットワークスは、カスタム開発の出発点となるオープンソースのハードウェアとソフトウェアのインフラストラクチャーを受け継ぎ、市場投入までの時間を大幅に短縮しました。Intel Agilex® FPGA ベースの開発を対象としたすべてのソースコードと技術資料は、アルチザが活用したインテル® FPGA SmartNIC N6000-PL プラットフォームで検証され、テストされています。つまり、開発者は OFS をそのまま使用するだけで、コンパイルの準備が整ったタイミングクローズド FPGA シェル、そのままで動作するホスト・エクササイザー、ファームウェア /RTL、動作しているソフトウェアとハードウェアの接続、帯域幅、ボード・モニタリング情報など、作業開始に適したフレームワークにすぐにアクセスできます。一度インストールすれば、サーバーはカードのステータスと機能をすぐに確認できます。

OFS のもう 1 つの利点は、ワークロード・ベンダーが FPGA とアプリケーション・レイヤーを接続するソフトウェア・ドライバーのライブラリーを利用できるようになることです。これにより、アルチザネットワークスは、独自の FPGA サンプルデザインを開発する必要から解放されます。また、ワークロード・ベンダーは、FPGA シェル、I/O、またはメモリーを大幅に変更せずに RTL 開発に集中することができるようになります。

検索結果

Griffin N6060/N6061 サンプルカードは、2023年6月に日本、米国、中国、インド、フィンランドで出荷を開始しました。FH3/4L スロットを備えたこのカードは、GPU プロファイルに適したサイズで、PCIe 4.0x16 搭載のサーバーにインストールできます。カードは GPU と同じ ATX 8 ピンコネクターを使用しているため、GPU ではなくサーバーにインストールすることもできます。

アルチザネットワークスは、Griffin N6060/N6061 カードの供給を少なくとも 7 年間継続する予定です。また、Griffin に続き、PCIe ベースの SmartNIC の開発を継続する予定です。Griffin N6060/N6061 は、vRAN、NFV、MEC ネットワーク・アプリケーションを対象としています。

OFS を使用した FPGA アクセラレーションの開始方法

FPGA 開発者は、アルチザネットワークスの OFS 対応 Griffin N6060/N6061 SmartNIC を活用し、オープンソースのドキュメントやソースコードを使用してカスタム・ワークロードの構築を開始できます。

次の表は、開発者がアルチザネットワークスのアクセラレーション・ボードを使用して、FPGA ベースのワークロード開発に取りかかる方法を概説したものです。