AMD CPU与FPGA助力新一代服务器设计

实现 GPU 与 CPU I/O 扩展与安全保障

如今，数据中心服务器市场的竞争日益激烈。服务器制造商可采用的底层计算技术逐渐趋同，这意味着性能已成为行业标配。为打造差异化优势并在市场竞争中脱颖而出，原始设计制造商（ ODM ）和原始设备制造商（ OEM ）开始集成更为先进的功能特性。高级安全防护、实时监控、网络连接、能效管理等功能正成为左右采购决策的关键因素。目前，绝大多数服务器都借助 FPGA 来提升主机处理器主板（ HPM ）和服务器控制模块（ SCM ）的智能化水平，从而实现差异化优势。AMD Spartan UltraScale+ FPGA 不仅采用后量子密码学（ PQC ）实现卓越安全防护，而且其 I/O 与可编程逻辑资源比在 AMD 成本优化型产品中出类拔萃1，同时可与 AMD EPYC（霄龙）服务器 CPU 深度集成。凭借这些显著优势，该系列 FPGA 可为新一代服务器设计提供强大助力。

主要优势

AMD EPYC（霄龙）处理器参考设计的组成部分

面向 Spartan UltraScale+ FPGA 与 AMD EPYC（霄龙）主机处理器的设计

低风险的主板实现方案

覆盖多种产品的 AMD 技术支持

I/O 效率

整合多种低速信号协议

支持 I2C/SMBus、GPIO 和 UART

充分减少组件连接所需的 I/O 管脚

节省板卡空间

互操作性与开放标准

符合开放计算平台（ OCP ）规范

IP 已按最新规范完成测试

LTPI IP 可供使用

适配多供应商 x86 平台

FPGA 硬件灵活性

高效利用架构资源

支持现场升级以适配新标准

依托庞大的 IP 目录，快速适应需求变化

集成更多功能

电源监控与控制

系统复位与初始化逻辑

热插拔逻辑

适用于 CPU 和 BMC 的 I/O 扩展器

亮点

采用经过验证的 CPU + FPGA 解决方案，助力加快上市速度

借助基于 Spartan 7 和 Spartan UltraScale+ FPGA 设计的 AMD EPYC（霄龙）HPM 和 SCM 参考平台，缩减运营支出并降低进度风险

通过与同时提供 CPU 和 FPGA 的单一供应商合作，简化技术支持

依托先进的开发环境，实现一键式 FPGA 时序收敛

在设计中融入卓越的安全功能

凭借基于 PQC 的 FPGA 安全启动功能，确保 HPM、SCM 和 BMC 等可编程器件的真实性

可编程逻辑能使用硬件级芯片安全资源，以支持安全存储和 PFR 等应用场景，包括配备真随机数发生器（ TRNG ）、物理不可克隆函数（ PUF ）、本地密钥管理系统（ LMS ）等

出色的连接能力与可扩展的产品系列

I/O 逻辑单元比在 AMD 成本优化型产品中出类拔萃，且全方位支持 3.3V I/O1

50 多款成本优化型器件，支持按需选择合适的器件

多种 PCIe连接板卡控制选项

基于 7 系列与 UltraScale+ 产品系列，已经过验证，具有出色的可靠性

示例服务器 I/O 模块框图

优势

AMD SPARTAN ULTRASCALE+ FPGA
服务器参考设计支持	由 AMD 提供支持的参考设计，包含 AMD CPU 和 FPGA 经过验证的出色互操作性 由单一供应商统一提供支持 可访问 DevHub 和服务器架构
灵活的 I/O	I/O 逻辑单元比在 AMD 成本优化型产品中出类拔萃1 单个 FPGA 上具有多达 572 个 I/O 接口 支持多种电压范围（ 1.5V – 3.3V ） 支持多种 I/O 类型，可适配各类标准接口 灵活的时钟设置
卓越的 安全性	平台管理控制器（ PMC ）中包含丰富的专用安全资源 基于 PQC 安全启动 FPGA 镜像 用户可访问 PMC，使得启动后仍能调用安全资源，从而支持安全存储和 HWRoT 等应用场景 配备真随机数发生器（ True Random Number Generator, TRNG ）和物理不可克隆函数（ Physical Unclonable Function, PUF ）
功耗/性能 优势	依托 16 nm FinFET 制程工艺和卓越封装技术，实现超低总功耗 对于标准的板卡控制设计，支持一键式时序收敛

尾注

1. 基于 AMD 2023 年 12 月的内部分析，对比了 AMD Spartan UltraScale+ FPGA 与前几代 AMD 成本优化型 FPGA 的总 I/O 逻辑单元比。(SUS-001)