Modulo Client COM-HPC con Acceleratori AI Integrati per l'Edge Computing

Congatec ha annunciato il modulo pronto all'uso conga-HPC/cRX1, una soluzione COM-HPC Client in formato Size C dotata di processori AMD Ryzen AI Embedded della serie X100, progettata per applicazioni di intelligenza artificiale fisica ad alta intensità di calcolo. Il sistema si rivolge all'automazione industriale, alla tecnologia medica, alla robotica e ai veicoli commerciali autonomi impiegati in contesti di agricoltura intelligente, logistica e silvicoltura.

Architettura Integrata per Carichi di Lavoro di AI Fisica
Le applicazioni di AI fisica richiedono un'elaborazione in tempo reale per unificare percezione, controllo e processi decisionali all'interno di ambienti operativi dinamici. Il modulo conga-HPC/cRX1 risponde a questi requisiti computazionali integrando fino a 16 core CPU AMD "Zen 5" che operano a frequenze di clock fino a 5,1 GHz. I compiti di elaborazione sequenziale, come la pianificazione del movimento, il controllo in tempo reale e la fusione dei sensori, vengono eseguiti sulla matrice dei core CPU.

I carichi di lavoro di elaborazione parallela, tra cui la percezione dell'ambiente e il riconoscimento degli oggetti, vengono delegati a una GPU integrata AMD Radeon RDNA 3.5 contenente fino a 40 unità di calcolo. La GPU fornisce fino a 59 TOPS di prestazioni di inferenza INT8 e 29,7 TFLOPS di capacità di calcolo in virgola mobile FP32, consentendo l'esecuzione locale di modelli linguistici di grandi dimensioni (LLM) e l'analisi visiva multiflusso senza richiedere schede di espansione dedicate. Per i compiti continui in background, come il riconoscimento vocale e l'analisi delle immagini a ciclo continuo, una NPU (Neural Processing Unit) dedicata AMD XDNA 2 offre fino a 50 TOPS di elaborazione AI ad alta efficienza energetica.

Specifiche Tecniche e Infrastruttura di Memoria
Il modulo è realizzato nel formato COM-HPC Client Size C, con dimensioni di 120 mm × 160 mm. La potenza termica di progetto (TDP) è configurabile da un’impostazione base di 45 W per le applicazioni attente ai consumi, fino a 120 W per le massime prestazioni di calcolo, con un TDP base standard fissato a 55 W. Il sistema opera nell'intervallo di temperatura industriale compreso tra -40°C e +85°C.

Per supportare attività ad elevato throughput di dati, come le elaborazioni GPGPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Units), il modulo integra fino a 128 GB di memoria unificata LPDDR5X-8533 saldata direttamente sulla scheda. La saldatura dei componenti di memoria aumenta la stabilità meccanica contro urti e vibrazioni nei macchinari pesanti e nei veicoli mobili. L'architettura di memoria unificata elimina i trasferimenti di dati tramite bus dedicato tra i pool di memoria distinti di CPU e GPU, riducendo la latenza di trasferimento. La memoria di archiviazione NVMe integrata opzionale fino a 512 GB fornisce un accesso rapido per i sistemi operativi locali e i parametri dei modelli AI.

Opzioni di Interfaccia Industriale e Conformità alla Cybersecurity
Le periferiche e le schede di espansione ad alta velocità si collegano tramite un massimo di 24 linee PCIe Gen4. Queste linee consentono l'integrazione di schede Ethernet industriali multi-gigabit, adattatori per bus di campo e moduli di comunicazione wireless. La connettività esterna integrata include:

I processi di sviluppo e ciclo di vita del modulo conga-HPC/cRX1 sono conformi allo standard di sicurezza informatica industriale IEC 62443-4-1, supportando i produttori di apparecchiature nel soddisfare i requisiti tecnici del Cyber Resilience Act dell'Unione Europea, che entrerà in vigore a dicembre 2027. La sicurezza a livello hardware è integrata da un modulo TPM 2.0 (Trusted Platform Module).

Ecosistema Software e Virtualizzazione dei Carichi di Lavoro
Lo sviluppo software si affida allo stack open source AMD ROCm per le piattaforme di calcolo ad alte prestazioni e di machine learning. I sistemi operativi supportati includono Microsoft Windows 11, Windows 11 IoT Enterprise e le distribuzioni Linux.

Attraverso l'iniziativa aReady.COM vengono offerte opzioni software preconfigurate, tra cui le implementazioni su licenza ctrlX OS, Ubuntu Pro e KontronOS. Le operazioni di controllo in tempo reale, interfaccia uomo-macchina (HMI), esecuzione dell'AI e gateway IIoT possono essere consolidate su un singolo modulo fisico tramite la tecnologia aReady.VT, che integra l'hypervisor conga-zones. La gestione remota, la diagnostica e la raccolta dati sono gestite mediante i componenti software aReady.IOT.

Contestualizzazione Aggiuntiva
Questa sezione dettaglia le specifiche tecniche e il benchmarking competitivo non inclusi nell'annuncio originale del prodotto.

Nelle architetture di computer-on-module integrate, l'elaborazione edge ad alte prestazioni ha storicamente richiesto l'accoppiamento di un modulo host x86 con una scheda acceleratrice PCI Express separata oppure l'utilizzo di piattaforme proprietarie System-on-Module (SOM), come Nvidia Jetson AGX Orin.

Il modulo congatec conga-HPC/cRX1 si basa sullo standard aperto PICMG COM-HPC Client Size C, integrando in un'unica unità una CPU x86, una GPU e una NPU. Supporta fino a 128 GB di memoria unificata LPDDR5X-8533, raggiungendo fino a 109 TOPS di prestazioni AI combinate (50 TOPS dalla NPU e 59 TOPS dalla GPU) all'interno di un intervallo di potenza termica di progetto configurabile da 45 W a 120 W, operando in un intervallo di temperatura industriale da -40°C a +85°C.

A titolo di confronto, le architetture ad alte prestazioni tradizionali si affidano a moduli CPU x86 separati collegati a schede aggiuntive GPU o NPU su bus PCIe. Questi sistemi a componenti separati dispongono di memorie distinte per il sistema DDR5 e per la grafica VRAM, consumano spesso da 150 W ad oltre 300 W e operano in intervalli termici più ridotti, tipicamente compresi tra 0°C e +60°C.

Le opzioni SOM proprietarie alternative, come Nvidia Jetson AGX Orin 64GB, utilizzano una CPU ARM integrata insieme all'architettura GPU Ampere e ad acceleratori per il deep learning (DLA). Il sistema Jetson AGX Orin offre 64 GB di memoria LPDDR5, eroga fino a 275 TOPS INT8 con un consumo energetico inferiore compreso tra 15 W e 60 W e opera in un intervallo di temperatura compreso tra -25°C e +85°C.

L'integrazione dei motori di calcolo, grafica ed elaborazione neurale in un singolo modulo COM-HPC basato su standard aperto riduce l'ingombro fisico complessivo, abbassa i requisiti di dissipazione termica ed elimina i punti di guasto meccanico associati ai connettori PCIe nelle applicazioni industriali soggette a forti vibrazioni.

Edizione a cura di Evgeny Churilov, Induportals Media - Adattamento tramite IA.

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