賽靈思(Xilinx)近日在Super Computing 2021(SC21)大會上宣布推出專為資料中心設計的Alveo U55C加速器卡，和一款基於標準、由API驅動的叢集解決方案，以用於大規模部署FPGA。Alveo U55C加速器卡可以為高效能運算(HPC)和資料庫作業負載提供更好的效能/功耗比，並透過Xilinx HPC叢集解決方案輕鬆擴展。
Alveo U55C加速器卡是專為HPC和大數據作業負載而打造，也是賽靈思目前性能最強大的Alveo加速器卡，其運算密度和HBM容量都是Alveo加速器產品線中最高的一款產品。運行大規模運算作業負載的客戶可受惠於這款結合賽靈思基於RoCE v2的全新叢集解決方案，並在其現有的資料中心基礎設施和網路，運行採用FPGA的強大HPC叢集。
賽靈思執行副總裁暨資料中心事業部總經理Salil Raje表示，將Alveo的運算能力擴展至HPC作業負載變得比以往更加簡單、高效且強大。在架構上，像Alveo卡一般的FPGA加速器，能以最低成本為許多運算密集型的作業負載提供最高效能。我們透過導入基於標準的作法，使客戶能在現有的基礎設施和網路上打造Alveo HPC叢集。藉由此方法，我們將這些優勢大規模地應用在所有的資料中心，是Alveo和自行調適運算在資料中心領域能更廣泛應用的重大進展。
Alveo U55C卡是一張單槽全高半長(FHHL)的擴充卡，最大功耗僅150瓦。與前一代需占用雙槽的Alveo U280相比，Alveo U55C提供更優異的運算密度，還將HBM2容量翻倍至16GB。Alveo U55C以更小的外形尺寸提供更強的運算力，有助於建構以Alveo加速器為基礎的密集叢集。它專為如大數據分析和AI應用等需要擴展效能的高密度串流數據、高I/O數學運算和大型運算難題而打造。
利用RoCE v2和資料中心銜接並結合200 Gbps頻寬，這款API驅動的叢集解決方案使Alveo網路在效能和延遲方面得以媲美InfiniBand網路，且無須限制特定供應商。MPI整合功能使HPC開發者可以從賽靈思Vitis統一軟體平台擴展Alveo資料處理。無論是伺服器平台或是網路基礎架構，都能夠運用現有的開源標準和框架，橫跨數百張Alveo卡進行效能擴展並共享作業負載和記憶體。
雖然Alveo U55C才剛正式發表，但這款加速器卡已經被幾家前導客戶運用在其系統中。擁有全球最大無線電天文天線陣列的澳洲聯邦科學與工業組織(CSIRO)，就利用Alveo U55C卡處理其平方公里陣列(Square Kilometer Array)無線電望遠鏡中的訊號。將Alveo卡部署為具備HBM的網路連接加速器，能為HPC訊號處理叢集提供大規模的傳輸量。以Alveo加速器為基礎的叢集讓CSIRO能夠處理龐大的運算任務，例如將來自13.1萬個天線的即時資料聚合、過濾、準備和處理。420張Alveo U55C卡由支援P4的100Gbs交換器達到完全連線，可為訊號處理叢集提供460GB的HBM2頻寬。Alveo U55C叢集的處理效能可達每秒15Tb的總傳輸量，功耗更低且更具成本效益。CSIRO現正完成Alveo參考設計，以幫助其他無線電天文學或相關產業取得成功。
在汽車產業，Alveo U55C也已經被運用在汽車的設計模擬驗證流程中。全球幾乎所有的汽車公司都採用安矽思(Ansys)所提供的LS-DYNA軟體來進行的碰撞模擬。安全性和結構系統設計往往取決於模型效能，因其能透過電腦輔助設計有限元素法(FEM)的模擬技術來降低物理碰撞測試的成本。FEM求解器是驅動具備數億自由度模擬的主要演算法，而這些龐大的演算法可以分解為像是PCG、稀疏矩陣、ICCG等更基礎的求解器。與x86 CPU相比，LS-DYNA利用超平行資料處理在大量Alveo卡進行效能擴展，可提高5倍以上的效能。如此一來，就能在Alveo資料處理中提升每個時脈週期的工作效率，讓LS-DYNA客戶受益於突破性的模擬時程。
Ansys戰略合作夥伴總監Wim Slagter表示，秉持創新不懈的精神，我們很高興能與賽靈思合作，在我們的LS-DYNA模擬應用中大幅加速有限元素求解器，顯現出隱式有限元素法90%的運算負載特性。我們期待透過賽靈思加速的助力，實現產業創新者未來在設計與開發的使命。據了解，除了LS-DYNA之外，Ansys所提供的其他EDA工具，日後也會逐步支援Alveo加速器卡，以加速晶片或模組的設計開發速度。
