Artiza Networks lanza la SmartNIC Griffin basada en las FPGAs Intel Agilex® 7 y Open FPGA Stack

Resumen ejecutivo

La plataforma Intel® FPGA SmartNIC N6000-PL es la SmartNIC de 3ᵃ Generación de Intel® y ofrece 2 conexiones Ethernet de 100 Gbps para acelerar las cargas de trabajo de redes y comunicación. La Griffin N6060/61 de Artiza Networks es la solución más reciente de tarjeta basada en la plataforma N6000 de nivel de producción. Con la plataforma N6000 y OFS como punto de partida, Artiza Networks personalizó la Griffin N6060/61 para incorporar el doble de elementos lógicos que la plataforma N6000, lo que permite cargas de trabajo más grandes y de mayor desempeño.

La AFU o la "región de cargas de trabajo" pueden transferirse fácilmente de generaciones anteriores de tarjetas de aceleración programables Intel® (PAC) sin ninguna modificación especial, como la Intel® FPGA PAC D5005 AFU y la Intel® FPGA PAC N3000 AFU. Al duplicar el número de elementos lógicos, la capacidad de AFU también se duplica en las plataformas N3000 y N6000.

Información general y desafío

Artiza Networks es un líder de la industria en redes inalámbricas 3G, 4G y 5G, como los dominios de la red de acceso por radio (RAN) y la red central (CN). Artiza colaboró durante más de 20 años con los principales operadores y proveedores de la industria de redes para probar los nodos RAN y CN de las redes móviles más avanzadas del mundo.

En el 2021, Intel anunció su plataforma Intel® FPGA SmartNIC N6000-PL, una plataforma de desarrollo con tecnología de la FPGA Intel Agilex® 7 serie F. La plataforma N6000 ofreció mejoras muy importantes en desempeño y potencia en comparación con su predecesora, la Intel® FPGA PAC N3000. Esta plataforma de desarrollo tenía como objetivo admitir las cargas de trabajo de redes y comunicaciones en varias aplicaciones, como vRAN, el enrutador de sitio celular virtual (vCSR), las redes de Contrail nativas de la nube (CN2), SMTE ST2110 y la función de plano de usuario (UPF). La plataforma N6000 también mejoró la solución de aceleración de la corrección de errores de reenvío (FEC) de Intel FPGA PAC N3000.

Los amplios recursos de ingeniería de Artiza, como la experiencia en el desarrollo de PCB, FPGA y procesamiento de señales digitales (DSP) en formatos de banda base y por cable, junto con su liderazgo en la industria, permitieron a Artiza desarrollar la más reciente SmartNIC, la Griffin N6060/61. La Griffin N6060/61 es un derivado de la plataforma Intel® FPGA SmartNIC N6000-PL.

Sin embargo, si se proporciona únicamente la tarjeta, los proveedores de cargas de trabajo que compran la Griffin N6060/61 se quedarían con la carga de dedicar recursos al desarrollo de cargas de trabajo de FPGA. Este flujo de trabajo incluiría el desarrollo de hardware y software, desde las mejoras de sincronización, enrutamiento, compilación y síntesis de hardware hasta la virtualización u orquestación y desarrollo de controladores de software. Este es un ciclo de desarrollo largo que normalmente tomaría de 9 a 12 meses.

Solución

Para facilitar el proceso de desarrollo de la placa de FPGA personalizada y el desafío de los proveedores de cargas de trabajo posteriores que eventualmente comprarían la placa, Artiza Networks adoptó la OFS.

OFS es una infraestructura de código abierto que tiene como objetivo reducir el tiempo de desarrollo de las cargas de trabajo y las placas personalizadas basadas en FPGA. Es una herramienta fundamental que permite a los desarrolladores de FPGA acelerar y normalizar este desarrollo mediante una infraestructura de código completamente abierto con hardware de referencia. La infraestructura de OFS incluye un administrador de interfaz de FPGA (FIM), al que suelen denominar “shell”, y una región de AFU designada para el desarrollo de cargas de trabajo. Gracias a OFS, los desarrolladores FIM o de placas, pueden aprovechar la infraestructura de código abierto, o FIM base, para desarrollar rápidamente un FIM personalizado que se adapte a sus placas según la aplicación o industrias objetivo.

Artiza Networks siguió el flujo de trabajo de OFS, y así heredó una infraestructura de hardware y software de código abierto que sirvió como punto de partida para su desarrollo personalizado, lo que redujo de forma considerable el tiempo de llegada al mercado. Todo el código fuente y la documentación técnica destinados al desarrollo basado en FPGA Intel Agilex® se validan y prueban en la plataforma Intel® FPGA SmartNIC N6000-PL que Artiza aprovechó. Esto significa que, si los desarrolladores usan OFS desde el primer momento, tienen acceso inmediato a un marco de trabajo de partida, un shell de FPGA cerrado, por tiempo, listo para compilarse, un gestor de host en funcionamiento, un firmware/RTL, una conexión de software y hardware en ejecución, ancho de banda e información de supervisión de la placa. Una vez instalada, el servidor puede comprobar de inmediato el estado y la funcionalidad de la tarjeta.

Otro beneficio de OFS es que los proveedores de cargas de trabajo ahora tienen una biblioteca de controladores de software que conectan la FPGA con la capa de la aplicación. Esto libera a Artiza Networks de la necesidad de desarrollar sus propios diseños de muestra de FPGA. Esto también garantiza que los proveedores de cargas de trabajo puedan concentrarse en el desarrollo de RTL sin modificar mucho la memoria, la E/S o el shell de la FPGA.

Resultados

Las tarjetas de muestra de la Griffin N6060/N6061 comenzaron a enviarse en junio de 2023 en Japón, Estados Unidos, China, India y Finlandia. La tarjeta, con ranuras FH3/4L, tiene el tamaño de los perfiles de GPU y se puede instalar en servidores con PCIe 4.0 x16. Como la tarjeta usa los mismos conectores de 8 pines ATX que una GPU, también se puede instalar en servidores en lugar de en una GPU.

Artiza Networks planea continuar suministrando las tarjetas de la Griffin N6060/N6061 durante al menos siete años. También tienen la intención de continuar desarrollando SmartNICs basadas en PCIe después de la Griffin. La Griffin N6060/N6061 tiene como objetivo las aplicaciones de redes, MEC, NFV y VRAN.

Cómo comenzar con la aceleración de FPGA con OFS

Los desarrolladores de FPGA pueden aprovechar la SmartNIC Griffin N6060/N6061 habilitada para OFS de Artiza Networks y usar el código fuente y la documentación de código abierto para comenzar a crear la carga de trabajo personalizada.

La siguiente tabla describe cómo los desarrolladores pueden iniciar el desarrollo de cargas de trabajo basadas en FPGA con una placa de aceleración de Artiza Networks.