A Artiza Networks lança o SmartNIC Griffin baseado em FPGAs Intel Agilex® 7 e Open FPGA Stack

Resumo executivo

A plataforma Intel FPGA SmartNIC N6000-PL é a terceira geração de SmartNIC da Intel, fornecendo conectividade Ethernet 2x100 Gbps para acelerar cargas de trabalho de comunicação e rede. O Griffin N6060/61 da Artiza Networks é a mais recente solução de placa baseada na plataforma N6000 de nível de produção. Utilizando a plataforma N6000 e o OFS como ponto de partida, a Artiza Networks personalizou o Griffin N6060/61 para incorporar o dobro de LEs que a plataforma N6000, permitindo cargas de trabalho maiores e de desempenho mais alto.

A AFU ou "região da carga de trabalho" pode ser facilmente transferida de gerações anteriores de placas de aceleração programáveis (PACs) sem qualquer modificação especial, incluindo o Intel FPGA PAC D5005 AFU e o Intel FPGA PAC N3000 AFU. Ao dobrar o número de LEs, a capacidade da AFU também é dobrada a partir das plataformas N3000 e N6000.

Plano de fundo e desafio

A Artiza Networks é uma líder do setor de redes sem fio 3G, 4G e 5G, incluindo os domínios de rede de acesso de rádio (RAN) e rede principal (CN). Por mais de 20 anos, a Artiza colaborou com os principais fornecedores e operadores do setor de redes para testar os nós RAN e CN das redes móveis mais avançadas do mundo.

Em 2021, a Intel anunciou sua mais recente plataforma Intel FPGA SmartNIC N6000-PL, uma plataforma de desenvolvimento equipada com o FPGA Intel Agilex® 7 série F. A plataforma N6000 forneceu aprimoramentos significativos de potência e desempenho em comparação com seu antecessor, o Intel FPGA PAC N3000. Essa plataforma de desenvolvimento teve como objetivo suportar cargas de trabalho de comunicações e rede de diversas aplicações, como vRAN, roteador de estação radio base virtualizado (vCSR), rede contrail nativa da nuvem (CN2), SMTE ST2110 e user plane function (UPF). A plataforma N6000 também aprimorou a solução de aceleração de correção de erros de encaminhamento (FEC) do Intel FPGA PAC N3000.

Os amplos recursos de engenharia da Artiza, incluindo experiência em desenvolvimento de placas de circuito impresso, FPGA e processamento de sinais digitais (DSP) em formatos cabeados e de banda base, juntamente à sua liderança no setor, permitiram à Artiza desenvolver seu mais recente SmartNIC, o Griffin N6060/61. O Griffin 6060/61 é um derivado da plataforma Intel FPGA SmartNIC N6000-PL.

No entanto, ao fornecer apenas a placa, fornecedores de cargas de trabalho que comprarem o Griffin N6060/61 ficariam com o fardo de dedicar recursos para o desenvolvimento de cargas de trabalho de FPGA. Esse fluxo de trabalho incluiria desenvolvimento de hardware e software, desde melhorias de síntese de hardware, compilação, roteamento e temporização até desenvolvimento de drivers de software e orquestração/virtualização. Esse é um ciclo de desenvolvimento demorado que normalmente levaria de 9 a 12 meses.

Provedores

Para facilitar o processo de desenvolvimento de placas FPGA personalizadas e o desafio de subsequentes fornecedores de cargas de trabalho que acabariam comprando a placa, a Artiza Networks adotou o OFS.

O OFS é uma infraestrutura de código aberto que visa reduzir o tempo de desenvolvimento de placas e cargas de trabalho personalizadas baseadas em FPGA. É uma ferramenta fundamental que permite aos desenvolvedores de FPGA acelerar e padronizar esse desenvolvimento fornecendo uma infraestrutura completamente de código aberto com hardware de referência. A infraestrutura OFS inclui um gerenciador de interface de FPGA (FIM), comumente chamado de "shell", e uma região AFU designada para desenvolvimento de cargas de trabalho. Utilizando o OFS, desenvolvedores de placas, ou FIM, podem aproveitar a infraestrutura de código aberto, ou FIM base, para desenvolver rapidamente um FIM personalizado para sua placa com base na aplicação ou setor de destino.

Ao seguir o fluxo de trabalho do OFS, a Artiza Networks herdou uma infraestrutura de hardware e software de código aberto que serviu como ponto de partida para seu desenvolvimento personalizado, reduzindo significativamente o tempo de comercialização. Todo o código-fonte e a documentação técnica destinados ao desenvolvimento baseado no FPGA Intel Agilex são validados e testados na plataforma Intel FPGA SmartNIC N6000-PL que a Artiza aproveitou. Isso significa que, ao utilizar o OFS pronto para uso, desenvolvedores têm acesso imediato a um framework inicial, um shell de FPGA com cronometragem fechada pronto para ser compilado, exercitadores de host funcionais, firmware/RTL, uma conexão de software e hardware de execução, largura de banda e informações de monitoramento da placa. Após instalado, o servidor pode verificar imediatamente o status e a funcionalidade da placa.

Outro benefício do OFS é que agora os fornecedores de cargas de trabalho têm uma biblioteca de drivers de software conectando o FPGA à camada de aplicações. Isso libera a Artiza Networks de precisar desenvolver seus próprios designs de amostra de FPGA. Isso também garante que fornecedores de cargas de trabalho possam focar no desenvolvimento de RTL sem modificar significativamente o shell do FPGA, a E/S ou a memória.

Resultados

As placas de amostra do Griffin N6060/N6061 começaram a ser entregues em junho de 2023 no Japão, Estados Unidos, China, Índia e Finlândia. A placa, com slots FH3/4L, é dimensionada para perfis de GPU e pode ser instalada em servidores com PCIe 4.0 x16. Como a placa usa os mesmos conectores de 8 pinos ATX que uma GPU, ela também pode ser instalada em servidores ao invés de uma GPU.

A Artiza Networks planeja continuar fornecendo placas Griffin N6060/N6061 por pelo menos sete anos. Eles também pretendem continuar desenvolvendo SmartNICs baseados em PCIe após o Griffin. O Griffin N6060/N6061 tem como alvo aplicações de rede vRAN, NFV e MEC.

Como começar a acelerar o FPGA usando OFS

Desenvolvedores de FPGA podem aproveitar o SmartNIC Griffin N6060/N6061 habilitado para OFS da Artiza Networks e utilizar a documentação de código aberto e o código-fonte para começar a criar sua carga de trabalho personalizada.

A tabela a seguir descreve como desenvolvedores podem iniciar o desenvolvimento de cargas de trabalho baseadas em FPGA utilizando a placa de aceleração da Artiza Networks.