AMD Versal Premium系列架構(gòu)概覽

根據(jù)AMD的計(jì)劃，今年第四季度提供功率估算工具，2025年下半年提供全套的AMD Vivado工具。2026年上半年將提供芯片的樣片以及開發(fā)套件，2026年中實(shí)現(xiàn)芯片量產(chǎn)。

初識：第二代AMD Versal Premium系列產(chǎn)品

第二代AMD Versal Premium系列產(chǎn)品，基于已經(jīng)量產(chǎn)一年的第一代產(chǎn)品AMD Versal架構(gòu)的成熟解決方案而構(gòu)建，以低風(fēng)險(xiǎn)整合新架構(gòu)模塊擴(kuò)展了第一代AMD Versal Premium系列的極限硬IP集成。

需要指出的是，第一代產(chǎn)品AMD Versal的所有單元塊在第二代里都是復(fù)用的設(shè)計(jì)。再加上AMD針對I/O、收發(fā)器以及存儲/內(nèi)存的控制器、主機(jī)的接口展開的創(chuàng)新，這樣的開發(fā)模式能夠保證推廣部署非常順利并迅速實(shí)現(xiàn)過渡。

第二代AMD Versal Premium系列六大技術(shù)創(chuàng)新

從產(chǎn)品架構(gòu)圖可以看出，第二代AMD Versal Premium系列其DSP計(jì)算密度實(shí)現(xiàn)了更高的每平方毫米DSP算力、高DSP與LUT比率，引入的新的128G收發(fā)器，其協(xié)議覆蓋范圍從1.25G-128Gb/s線速；在IO方面，增加了對高速M(fèi)IPIC-PHY( 10Gbps)、MIPI D-PHY ( 4.5 Gbps)接口的支持，內(nèi)存采用DDR5-6400及LPDDR5X-8533，至多8個(gè)控制器、CXL存儲器擴(kuò)展模塊，PCle Gen6與CXL 3.1，雙 x8主機(jī)接口、集成DMA，PCle完整性與數(shù)據(jù)加密，內(nèi)聯(lián)DDR加密與ECC，安全性得到了進(jìn)一步的強(qiáng)化。

這六大創(chuàng)新，賦予第二代AMD Versal Premium系列三大特征。

深度了解：三大特征

技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的深入，沉淀出越來越多的數(shù)據(jù)，對基礎(chǔ)設(shè)施在帶寬、性能、效率以及環(huán)保、安全防護(hù)等方面的要求越來越高。在AI的迅速發(fā)展和重度使用下，這些挑戰(zhàn)變得越來越重要。Mike Rather高興地介紹說，第二代AMD Versal Premium系列充滿了創(chuàng)新，這些創(chuàng)新體現(xiàn)在三個(gè)領(lǐng)域：加速主機(jī)連接、釋放更多內(nèi)存和加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全。

AMD自適應(yīng)和嵌入式計(jì)算事業(yè)部高級產(chǎn)品線經(jīng)理Mike Rather

第二代AMD Versal Premium系列采用PCIe Gen 6和CXL 3.1，以64Gb/s的速率加速主機(jī)連接，在更快釋放內(nèi)存方面，LPDDR5X和DDR5分別以8533Mb/s、6400 Mb/s的速度提升這一進(jìn)程，CXL存儲器擴(kuò)展模塊支持更多的存儲器接口，而在增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性方面，AMD增加了完整性和數(shù)據(jù)加密、硬內(nèi)聯(lián)ECC和加密用于DDR存儲器；另外還有400G高速加密引擎確保網(wǎng)絡(luò)安全性——這個(gè)最初是在第一代的Versal產(chǎn)品里就引入的。

1.加速主機(jī)連接

加速主機(jī)的連接對于高端計(jì)算應(yīng)用非常關(guān)鍵。

在當(dāng)下，DDR5已經(jīng)成為行業(yè)最為廣泛采用的主流趨勢，連接CXL的內(nèi)存未來5年也將有212%的年復(fù)合增長率，正在出貨的服務(wù)器中半數(shù)已經(jīng)提供對CXL的支持。從架構(gòu)的角度，這些都意味著更快的主機(jī)連接、更多的內(nèi)存以及更加連貫的接口。

采用PCIe Gen 6、LPDDR5X和CXL 3.0等逐步支持這些趨勢的架構(gòu)，就顯得越來越重要了。

AMD在Versal Premium自適應(yīng)SoC和AMD EPYC CPU之間能夠形成非常好的協(xié)同。PCIe Express提供Versal Premium和CPU之間非常高性能的連接，可以用于卸載計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)以及存儲工作負(fù)載，還擁有非常連貫的接口，這樣Versal Premium和EPYC處理器就能夠共享內(nèi)存空間，從而減少擱置內(nèi)存，再加上PCIe IDE以及內(nèi)存DRAM的加密，數(shù)據(jù)能夠做到端到端的安全性。

第二代AMD Versal Premium系列產(chǎn)品還提供一個(gè)叫做GTM2的新的收發(fā)器，它不僅能夠結(jié)合第一代Versal Premium產(chǎn)品上的兩個(gè)收發(fā)器GTM與GTM1使用，還支持從1.25Gb/s到128Gb/s的數(shù)據(jù)速率以及NRZ和PAM4編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流最大化，同時(shí)，AMD也保留了非常熟悉的設(shè)計(jì)流程，支持開發(fā)者使用GTM2，并確保全過程的可靠性。

2.釋放更多內(nèi)存

人工智能應(yīng)用的不斷深入，導(dǎo)致數(shù)據(jù)總量越來越多，因此，更快速釋放更多內(nèi)存也非常重要。第二代AMD Versal Premium系列產(chǎn)品通過在DDR5和LPDDR5上支持，數(shù)據(jù)傳輸速率是第一代產(chǎn)品支持的DDR4和LPDDR4的2倍，消耗的功率下降了20%～30%，硬內(nèi)聯(lián)ECC與加密加強(qiáng)了內(nèi)存保護(hù)。

通過對CXL 3.1規(guī)范設(shè)計(jì)的遵從，第二代AMD Versal Premium系列產(chǎn)品可以兼容多數(shù)DRAM供應(yīng)商，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的增加，同時(shí)，LPDDR5X使得總可用存儲器帶寬至高可達(dá)到256x 8.533 Gb/s，使用兩個(gè)8道CXL的連接，速率可以達(dá)到64Gb/s。通過這樣的架構(gòu)，從外部存儲器的帶寬可以超過500Gb/s。

3.端到端安全性

在不斷惡化的安全形勢下，增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性正變得日益重要。

第二代AMD Versal Premium系列產(chǎn)品提供了PCIe IDE加上高速加密引擎、DDR內(nèi)聯(lián)加密與ECC，確保數(shù)據(jù)無論是在傳輸中、靜態(tài)中還是使用中都，具有非常高度的安全性，堪稱全球唯一基于靈活應(yīng)變平臺的400G高速加密引擎。

專屬開發(fā)的應(yīng)用場景

Mike Rather介紹了第二代AMD Versal Premium系列的專屬開發(fā)應(yīng)用場景。

1.CXL 3.1釋放更多內(nèi)存

在擴(kuò)大數(shù)據(jù)中心的CXL范圍領(lǐng)域，第二代AMD Versal Premium系列不僅可以擴(kuò)大內(nèi)存，還可以提供高性能的內(nèi)存接口。CXL 3.1使用PCIe Gen 6協(xié)議，比CXL 2.0高出一倍的帶寬，利用NUMA，可輕松與現(xiàn)有的軟件集成。

第二代AMD Versal Premium系列支持CXL.io、CXL.mem、CXL.cache，因此在器件模式方面，Versal Premium可以作為內(nèi)存控制器，支持Type-1、Type-2、Type-3 | DCOH，在主機(jī)模式方面，支持Type-3 | 本地代理。這樣就可以連接之前給大家展示過的CXL擴(kuò)展模塊。實(shí)際應(yīng)用過程中，既可用于內(nèi)存池和分層、多主機(jī)單邏輯設(shè)備（MH-SLD）架構(gòu)，還可支持鄰存計(jì)算與系統(tǒng)可組合性。

2.自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)用于GPU集群和橫向擴(kuò)展

適應(yīng)人工智能的需求，很多客戶都已經(jīng)購買并部署GPU的集群，而標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口卻未必能夠支持在這樣情境下GPU的性能和靈活性。第二代AMD Versal Premium以很高的帶寬和靈活性，滿足了這方面的應(yīng)用需求。這是多年前AMD在Virtex UltraScale+和第一代Versal Premium上都支持過的。不同的是，第二代AMD Versal Premium系列能夠在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器上支持2個(gè)400G接口。

3.測試與測量：推進(jìn)下一代協(xié)議

時(shí)下大眾感興趣的開發(fā)PCIe Gen 7器件以及下一代MIPI攝像機(jī)等測試儀要求128Gb/s的收發(fā)器以提供高吞吐量和采樣率，要求高DSP與邏輯密度，以適用于緊湊型設(shè)備，要求CXL 3.1 存儲器擴(kuò)展、LPDDR5-8533以實(shí)現(xiàn)深度抓取，要求同一I/O上的D-PHY或C-PHY以便輕松交換測試模塊……所有這些，也都是第二代AMD Versal Premium系列支持的。

第二代AMD Versal Premium系列產(chǎn)品適用于大數(shù)據(jù)量以及高計(jì)算密度的應(yīng)用場景，包括數(shù)據(jù)中心、通信、測試與測量的場景。

在通信行業(yè)，支持6G RAN加速/AI、城域/核心交通、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)、安全設(shè)備；為數(shù)據(jù)中心提供計(jì)算加速、定制AI網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算存儲、企業(yè)級SSD支持，在測試與測量方面，可用于PCle Gen7分析器攝像頭傳感器測試儀、無線測試儀、存儲/CXL測試儀領(lǐng)域。

針對Versal產(chǎn)品組合的Vivado工具計(jì)劃

每次Vivado版本發(fā)布，都為Versal用戶帶來工作效率的提升與良好應(yīng)用體驗(yàn)。

Vivado是所有Versal器件統(tǒng)一的設(shè)計(jì)環(huán)境，提升Versal用戶工作效率與應(yīng)用體驗(yàn)。AMD不斷地改善和優(yōu)化這個(gè)環(huán)節(jié)，第二代AMD Versal Premium系列也不例外：首先，通過采用新的P&R算法、改善多線程的性能、增強(qiáng)的增量流的措施來減少編譯時(shí)間；同時(shí)，AMD還引入了用于頂層設(shè)計(jì)、NoC2、GTM2的RTL流程，為開發(fā)人員提供友好型設(shè)計(jì)入口；第三，AMD還改善了質(zhì)量結(jié)果，也即QoR與易用性，通過工具引導(dǎo)的時(shí)序收斂，改進(jìn)的DFX流程以及分段配置，從而加快CPU啟動時(shí)間和PCIe的喚醒。

關(guān)鍵：應(yīng)對用戶不斷變化的需求

據(jù)了解，上一代AMD Versal Premium采用的是7nm制程，第二代Versal Premium更進(jìn)一步，采用的是是6nm制程。AMD自適應(yīng)與嵌入式計(jì)算事業(yè)部( AECG ) Versal產(chǎn)品營銷總監(jiān)Manuel Uhm介紹說，隨著摩爾法則的衰減，制程的重要性越來越低，更重要的是架構(gòu)，不可能像過去那樣以一半的功耗達(dá)到雙倍的性能；關(guān)鍵是取決于應(yīng)用場景的需求。

Manuel Uhm強(qiáng)調(diào)：“AMD Versal Premium系列產(chǎn)品總是能夠非常精準(zhǔn)地去針對關(guān)鍵應(yīng)用，確保能夠有最合適的算力、I/O以及內(nèi)存的組合，實(shí)現(xiàn)最高的性價(jià)比?！?/p>

的確，滿足用戶不斷變化的需求，這才是最重要的。

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