165
模塊化電腦（Computer On Modules，以下簡稱 COM）是一種集成了 CPU、芯片組、內(nèi)存等功能的模塊，它需要搭配載板來進(jìn)行供電及外圍擴(kuò)展。COM 模塊有豐富的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，給設(shè)備制造商提供了多樣、快速上市的產(chǎn)品解決方案。目前主流的類型有 COM Express(Basic/Compact/Mini)、ETX、Q7 等標(biāo)準(zhǔn)，提供了豐富多樣的如 PCI-Express、PCI、ISA、SATA、USB3.0 等接口。每類標(biāo)準(zhǔn)都遵循其接口與機(jī)構(gòu)的要求，這也讓產(chǎn)品的升級、換代變得非常方便。
COM 概念引入 20 余年，在高質(zhì)量、高性能計算平臺的開發(fā)和制造方面，為了協(xié)助客戶快速提升核心競爭力，COM 降低了設(shè)計新載板所需要的時間和精力，也成功擴(kuò)展到包括圖形密集型、移動式、交通、醫(yī)療設(shè)備、軍工、電信等眾多應(yīng)用。近年來隨通信技術(shù)的快速發(fā)展和人工智能、邊緣計算等概念的引入，以及 PCIe 接口標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步演進(jìn)，COM 向高性能計算方向推進(jìn)已是大勢所趨，COM HPC（高性能計算模塊化電腦）這一最新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。
提到標(biāo)準(zhǔn)，就不得不提到 PICMG 這一組織。PICMG 成立于 1994 年，最初的任務(wù)是將 PCI 標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展到非桌面應(yīng)用程序。該組織的正式名稱是 PCI 工業(yè)計算機(jī)制造商集團(tuán)，現(xiàn)在被稱為 PICMG。按照 PICMG 標(biāo)準(zhǔn)制造的設(shè)備在全球范圍內(nèi)使用，任何人都可以不受限制地制造或使用設(shè)備。該組織開發(fā)的主要標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議包括 CompactPCI，AdvancedTCA，MicroTCA，AdvancedMC，CompactPCI Serial，COM Express，SHB Express，和 HPM (Hardware Platform Management)等，也是 COM 標(biāo)準(zhǔn)制定的主要參與者和推動者。
近日，與非網(wǎng)記者對 PICMG 主席 Jessica Isquith 以及 COM HPC 委員會主席同時也是康佳特公司市場主管 Christian Eder 進(jìn)行了獨(dú)家專訪，了解到有關(guān) COM HPC 標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的最新進(jìn)展情況以及后續(xù)的一些規(guī)劃。
自 2018 年 10 月標(biāo)準(zhǔn)工作組正式啟動，歷時 1 年時間，COM HPC 小組在 2019 年 10 月宣布批準(zhǔn)了全新高性能嵌入式計算機(jī)模塊規(guī)范的引腳標(biāo)準(zhǔn)。Christian 稱，2020 年第一季度將完成 1.0 版本的規(guī)范制定，并在 2020 年第二季度推出最終版的設(shè)計指南。
Christian 也從幾個方面全面介紹了 COM HPC 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格。包括：
1.?? ?連接器。COM HPC 的內(nèi)部連接目標(biāo)是，實(shí)現(xiàn)信號集成，兼容 PCIe 4.0 和 5.0 版本，兼容 10G 和 25G 以太網(wǎng)連接；滿足更高引腳數(shù)；實(shí)現(xiàn) 5nm 和 10nm 的棧高；在 11.4-12.6V 電壓范圍內(nèi)最高可支持 300W 功率。
其中開放的引腳設(shè)計使地線和整體布線的靈活性最大化，讓用戶可以在同樣的內(nèi)連中運(yùn)行差分對、單端信號和電源。并且易于處理和布局布線。
2.?? ?尺寸。以下可以直觀看到 COM HPC 將帶給計算機(jī)模塊的尺寸優(yōu)勢。
3.?? ?類型。針對 2C 和 2B 不同的應(yīng)用場景，COM HPC 分別制定了不同的參數(shù)規(guī)格。
4.?? ?電源。COM HPC 標(biāo)準(zhǔn)支持 28 個電源引腳，可在 12V 電壓下輕松支持 300W 功率，滿足 11.4-12.6V 直流電壓工作范圍，即可支持服務(wù)器應(yīng)用，也可以滿足 C 端應(yīng)用的 8-18V 直流電壓。同時提供優(yōu)化的高速 Pinout 以及優(yōu)化的地管腳位置從而可實(shí)現(xiàn)更好的信號集成。
相較于當(dāng)前支持 32 個 PCIe 3.0 通道，最高 8 Gb/s，以及 25Gb 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，COM HPC 標(biāo)準(zhǔn)將支持到 PCIe 5.0 標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到最高 32Gb/s。同時，COM HPC 支持高端服務(wù)器處理器和最多 8 個 SODIMMS 內(nèi)存，并且可能支持高達(dá) 125W 的功耗，之前 COM Express 是 60W 的唯一選擇。COM HPC 帶有一個新的連接器布局，支持 64 個 PCIe 通道，這是 COM Express 無法做到的。COM HPC 還可以通過 USB 3.2 和 100G 以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行快速連接。此外，COM HPC 將使用兩個新的高速連接器，至少 4×100 引腳，總共 800 多個引腳。
新型 COM HPC 模塊主要針對工廠車間和其他惡劣環(huán)境條件下的應(yīng)用。這里的重點(diǎn)是工業(yè)場景，模塊和載板必須“承受更多”。與專為保護(hù)數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器機(jī)房開發(fā)的經(jīng)典 IT 服務(wù)器相比，基于 COM HPC 的主板可提供典型 IT 服務(wù)器的性能和靈活性，還同時考慮到惡劣的工業(yè)環(huán)境。此外，COM HPC 也可滿足未來的邊緣服務(wù)器和邊緣側(cè) AI 應(yīng)用的需求。
這點(diǎn)可以理解，PCIe 4.0 和 5.0 被認(rèn)為對服務(wù)器這一 B 端市場的影響將大于傳統(tǒng) C 端的電腦市場，AMD 在 2019 年 8 月推出了首款 PCIe 4.0 服務(wù)器處理器，隨后英特爾也在 10 月宣布推出支持 PCIe 4.0 的產(chǎn)品。因?yàn)闃I(yè)內(nèi)一直有聲音稱 PCIe 4.0 的出現(xiàn)時機(jī)有點(diǎn)不尷不尬，因?yàn)檫€沒等到產(chǎn)品和應(yīng)用普及，PCIe 5.0 標(biāo)準(zhǔn)就已經(jīng)推出，但毋庸置疑 PCIe 4.0/5.0 將為服務(wù)器處理器市場帶來一次產(chǎn)品迭代和升級，相信 COM HPC 選擇同時兼容這兩種協(xié)議也是出于這一考慮。
交流中 Jessica Isquith 對 COM HPC 規(guī)范的進(jìn)展非常滿意，她提到，“在 PICMG，我們目前正在制定下一代的嵌入式計算機(jī)模塊標(biāo)準(zhǔn)，這對于嵌入式和邊緣計算領(lǐng)域非常重要。除了物理形態(tài)設(shè)計之外，引腳也是一大關(guān)鍵里程碑。由于我們邀請業(yè)界所有關(guān)鍵領(lǐng)導(dǎo)廠商，包括英特爾等半導(dǎo)體制造商，共同參與了 COM-HPC 的技術(shù)小組委員會，使我們就能確保該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完全符合未來的新一代處理器，此外，該標(biāo)準(zhǔn)也得以快速通過。”
談及康佳特在標(biāo)準(zhǔn)制定中扮演的角色，Christian 表示，作為 PICMG 組織委員會的三大發(fā)起方之一，康佳特公司一直致力于積極參與和推動技術(shù)的變革和最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，他個人除了擔(dān)任 COM-HPC 委員會主席，也在 COM Express 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)制定過程中擔(dān)任過起草人?？貏?chuàng)的 Stefan Milnor 和 Samtec 的 Dylan Lang 分別擔(dān)任委員會編輯與秘書，負(fù)責(zé)在各自的職能范圍內(nèi)為 Christian Eder 提供支持?！拔覀兿嘈判聵?biāo)準(zhǔn)的制定將更好的滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的需求，在推動整個計算機(jī)模塊產(chǎn)業(yè)的快速成長以及健康的市場秩序方面也將起到至關(guān)重要的作用，康佳特始終堅信這一點(diǎn)，所以我們從一開始就積極參與其中，也借助自己在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)內(nèi)的積累來幫助加快整個進(jìn)程。”
Christian 預(yù)計，在 2020 年底將有廠商開發(fā)出符合最新 COM HPC 標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)模塊產(chǎn)品，配合其他硬件廠商的推動、產(chǎn)品開發(fā)以及市場需求的跟進(jìn)，兩年內(nèi)可實(shí)現(xiàn)在市場上的大量出貨。
“COM HPC 不會取代 COM Express，而是一種延伸和拓展，向邊緣服務(wù)器和多功能邊緣客戶端解決方案的方向發(fā)展。幫助解決新的接口要面臨的更高信號頻率，以及信號集成度的挑戰(zhàn)。目前 COM HPC 是最高性能的標(biāo)準(zhǔn)，將引領(lǐng)新的頂級計算機(jī)模塊?！盋hristian 最后強(qiáng)調(diào)。
