Artiza Networks 推出基于英特尔® Agilex™ 7 FPGA 和 Open FPGA Stack 的 Griffin SmartNIC

Griffin N6060/61 是 Artiza Networks 基于 PCIe* 的 SmartNIC，采用最新的英特尔 Agilex 7 FPGA F 系列和 Open FPGA Stack (OFS)，可满足广泛的网络应用需求，包括虚拟化无线接入网络 (vRAN) 和网络功能虚拟化 (NFV) 加速以及多接入边缘计算 (MEC)。

概述

  • Artiza Networks 基于英特尔® FPGA SmartNIC N6000-PL 平台的 Griffin N6060/61 现已上市。它是最大的基于 N6000 的 SmartNIC，支持 OFS，具有 269.2 万个逻辑元件 (LE)，是 N6000 平台的两倍。

  • Griffin SmartNIC 的加速功能单元 (AFU)（即工作负载能力）比 N6000 平台提升高达 2.3 倍。

  • 该公司目前正计划支持在 Griffin N6061 上使用 oneAPI 进行工作负载开发。

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作者

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Hironori Onuki

Artiza Networks 产品专家，

网络和工业服务解决方案事业部

 Tamara Lin

英特尔可编程解决方案小组产品营销专员

要点综述

英特尔 FPGA SmartNIC N6000-PL 平台是英特尔第三代 SmartNIC，提供 2 路 100 Gbps 以太网连接，可加速通信和网络工作负载。Artiza Networks Griffin N6060/61 是最新的基于 N6000 平台的生产级网卡解决方案。Artiza Networks 以 N6000 平台和 OFS 为基础定制了 Griffin N6060/61，其包含的 LE 数量是 N6000 平台的两倍，从而实现更大、性能更高的工作负载。

AFU（即“工作负载区域”）可以轻松地从前几代英特尔可编程加速卡 (PAC) 移植，无需任何特殊修改，包括英特尔 FPGA PAC D5005 AFU 和英特尔 FPGA PAC N3000 AFU。由于 LE 数量增加了一倍，AFU 能力也比 N3000 和 N6000 平台提高了一倍。

背景和挑战

Artiza Networks 是 3G、4G 和 5G 无线网络（包括无线接入网络 (RAN) 和核心网络 (CN) 领域）的行业领导者。20 多年来，Artiza 一直与网络行业的顶级供应商和运营商合作，测试全球最先进移动网络的 RAN 和 CN 节点。

2021 年，英特尔发布了最新的英特尔 FPGA SmartNIC N6000-PL 平台，这是采用英特尔® Agilex™ 7 FPGA F 系列的开发平台。与上一代产品英特尔 FPGA PAC N3000 相比，N6000 平台的功能和性能显著增强。该开发平台旨在为各种应用上的通信和网络工作负载提供支持，例如 vRAN、虚拟蜂窝基站路由器 (vCSR)、云原生 Contrail 网络 (CN2)、SMTE ST2110 和用户平面功能 (UPF)。N6000 平台还增强了英特尔 FPGA PAC N3000 前向纠错 (FEC) 加速解决方案。

Artiza 广泛的工程资源，包括 PCB、FPGA 以及有线和基带格式的数字信号处理 (DSP) 开发方面的专业知识，加上其行业领先地位，使 Artiza 能够开发出最新的 SmartNIC - Griffin N6060/61。Griffin N6060/61 是英特尔 FPGA SmartNIC N6000-PL 平台的衍生产品。

但是，如果仅提供该网卡，购买了 Griffin N6060/61 的工作负载供应商还需要投入资源进行 FPGA 工作负载开发。此工作流程将涉及硬件和软件开发，包括硬件综合、编译、路由和时序增强到软件驱动程序开发和编排/虚拟化。这是一个漫长的开发周期，通常需要 9 – 12 个月。

解决方案

为了简化定制 FPGA 主板开发流程，并减轻最终购买主板的后续工作负载供应商所面临的挑战，Artiza Networks 采用了 OFS。

OFS 是一个开源基础设施，旨在缩短基于 FPGA 的定制主板和工作负载的开发时间。它是关键的基础工具，可提供完全开源的基础设施与参考硬件，使 FPGA 开发人员能够加速开发并将开发标准化。OFS 基础设施包括 FPGA 接口管理器 (FIM)（通常称为 "shell"）和专用于工作负载开发的 AFU 区域。借助 OFS，主板或 FIM 开发人员可以利用开源基础设施或基础 FIM，根据目标应用或目标行业为其主板快速开发量身定制的 FIM。

按照 OFS 工作流程，Artiza Networks 沿用了开源硬件和软件基础设施，作为其定制开发的基础，显著缩短了上市时间。用于基于英特尔 Agilex FPGA 的开发的所有源代码和技术文档均在 Artiza 使用的英特尔 FPGA SmartNIC N6000-PL 平台上进行了验证和测试。这意味着通过开箱即用的 OFS，开发人员可以立即获得一个起始框架，包括可随时编译的时序封闭 FPGA shell、工作主机训练器、固件/RTL、正在运行的软件和硬件连接、带宽以及主板监控信息。安装后，服务器可以立即检查网卡的状态和功能。

OFS 的另一个优势是为工作负载供应商提供了将 FPGA 连接到应用层的软件驱动程序库。因此 Artiza Networks 无需开发自己的 FPGA 示例设计。这也确保了工作负载供应商可以专注于 RTL 开发，而无需大幅修改 FPGA shell、I/O 或内存。

结果

Griffin N6060/N6061 网卡样品从 2023 年 6 月开始在日本、美国、中国、印度和芬兰出货。该网卡配备 FH3/4L 插槽，采用 GPU 规格，可以安装在具有 PCIe 4.0 x16 接口的服务器中。由于该网卡与 GPU 一样使用 ATX 8 针连接器，因此可以替代 GPU 安装在服务器中。

Artiza Networks 计划至少在七年内持续供应 Griffin N6060/N6061 网卡。继 Griffin 之后，该公司还计划继续开发基于 PCIe 的 SmartNIC。Griffin N6060/N6061 面向 vRAN、NFV 和 MEC 网络应用。

Griffin n6060 主板
Artiza Networks Griffin N6060/N6061 网卡
规范 Griffin N6060/N6061
FPGA 英特尔 Agilex 7 FPGA F 系列 (AGFB027R25A212V)
网络

100 GbE x2

25 GbE x2 x2

10 GbE x8
内存 16 GB DDR4 (FPGA) 和 2 GB DDR4（FPGA 嵌入式 CPU）
网络接口芯片 英特尔 E810 CAM2
外形 FH3/4L，单插槽
PCIe 4.0 x2 x8 分叉 (N6060) 4.0 x16 (N6061)
时间同步功能 兼容精确时间协议 (PTP) 和同步以太网 (SyncE)，带 1 个 PPS 输入/输出 SMA 连接器
主板管理 英特尔® MAX® 10 FPGA
功耗 185 W
artiza griffin n6060 n6061 网卡结构图
Griffin N6060/N6061 结构图

 

OFS 中包含的 PCIe 驱动程序和 BMC 有助于缩短我们主板的发布时间。

Toshio Mitsui，印刷电路板开发事业部。

如何开始利用 OFS 进行 FPGA 加速

FPGA 开发人员可以利用 Artiza Network 支持 OFS 的 Griffin N6060/N6061 SmartNIC 并使用开源文档和源代码开始构建定制工作负载。

下表概述了开发人员如何使用 Artiza Network 的加速板开始开发基于 FPGA 的工作负载。

利用 FPGA 加速优化您的工作负载
第 1 步：选择主板

浏览 Artiza Network 支持 OFS 的主板 Griffin N6060/N6061 SmartNIC。
第 2 步：评估 OFS 开源资源

Artiza Networks 将提供相应版本的 OFS 技术文档。

第 3 步：访问开源硬件和软件代码

Artiza Networks 将提供相应的 OFS 软件和硬件代码。这是其 OFS 基础代码的特定发行版（由英特尔提供）。

第 4 步：使用 RTL 或 C/C++ 开发工作负载（使用 oneAPI1）

1正在计划为 Griffin N6061 提供 oneAPI 支持

遵循 OFS RTL 流程

或

OFS 支持编译 oneAPI 内核。利用 oneAPI 开发流程并使用 C/C++ 构建 FPGA 工作负载。