Xilinx onthult Alveo U55C: dubbele HBM, schaalbare clustering voor HPC en big-data workloads

Op de SC21-supercomputing-conferentie onthulde Xilinx de Alveo U55C-datacenter-accelerator en een nieuwe, standaards-gebaseerde API-gedreven clustering-oplossing die klanten in staat stelt FPGA's op ongekende schaal te deployen. Door clusters van honderden Alveo-kaarten mogelijk te maken en applicatie- en cluster-programmering te vereenvoudigen, maakt het nieuwe platform het schalen van HPC-workloads zowel makkelijker als efficiënter.

De U55C is specifiek geëngineerd voor high-performance-computing en grootschalige data-analytics. Het levert de hoogste compute-dichtheid en HBM-capaciteit in Xilinx's Alveo-lijn. Gepaard met een RoCE v2-gebaseerd clustering-framework, stelt de kaart gebruikers in staat om krachtige FPGA-gebaseerde HPC-clusters te bouwen met hun bestaande datacenter-servers en Ethernet-netwerken.

"Dit is een grote stap naar bredere adoptie van Alveo en adaptive computing in het datacenter," zei Xilinx.

In een interview met embedded.com, legde Nathan Chang, Xilinx's HPC-productmanager, uit dat veel workloads nu memory-bandwidth-bound zijn in plaats van compute-bound. "We knippen de kaart tot een single-slot-formfactor en verdubbelden de HBM, terwijl we de capaciteit toevoegden om over honderden kaarten te schalen, zodat al die bandbreedte benut kan worden," zei hij.

Hij voegde toe: "Bandbreedte ontgrendelen over clusters is een uitdaging geweest. Ontwikkelaars moesten eerder hun eigen clustering-oplossingen ontwerpen. Met ons open-standaards-pakket – leveraging RoCE v2 en Data Center Bridging over Ethernet met 200 Gbps per kaart – kunnen gebruikers nu clusters bouwen die rivaliseren met InfiniBand in prestaties en latentie zonder vendor-lock-in."

"Dit betekent dat in bestaande datacenter-infrastructuur, je deze kaarten in huidige servers kunt installeren, je bestaande Ethernet-fabric kunt gebruiken, en kunt concurreren met InfiniBand op zowel snelheid als kosten," vervolgde Chang.

Een ander voordeel is dat Vitis nu meer toegankelijk is voor ontwikkelaars. High-level-talen zoals C, C++ en Python, alsook grote AI-frameworks als PyTorch en TensorFlow, kunnen Alveo targeten zonder RTL- of Verilog-expertise te vereisen.

Alveo U55C Features voor HPC en Big Data

De U55C combineert verschillende cruciale attributen die moderne HPC-workloads eisen:

• Hoogste compute-dichtheid en 16 GB HBM2 – het dubbele van de capaciteit van de vorige dual-slot U280.
• Single-slot full-height, half-length (FHHL) vormfactor met een maximum vermogen van 150 W.
• Superieure data-pipeline-parallelisme, geheugenbeheer, en data-verplaatsingsoptimalisatie voor maximum performance-per-watt.
• 200 Gbps RoCE v2-networking die concurreert met InfiniBand in latentie en bandbreedte.

De API-gedreven clustering-oplossing, gebouwd op RoCE v2 en Data Center Bridging, laat gebruikers dichte Alveo-netwerken bouwen die schalen over honderden kaarten – ongeacht serverplatform of netwerkfabric – terwijl workloads en geheugen gedeeld worden. MPI-integratie vanuit het Xilinx Vitis unified software-platform stelt ontwikkelaars in staat om data-pipelines naadloos te schalen.

Software-ingenieurs en data-scientists kunnen het Vitis-platform's high-level-programmeerbaarheid benutten. Xilinx heeft zwaar geïnvesteerd in Vitis om de drempel voor adaptive computing te verlagen. Met ondersteuning voor PyTorch, TensorFlow, C, C++ en Python, kunnen ontwikkelaars kritieke HPC-workloads versnellen binnen hun bestaande datacenter-omgevingen.

Wie gebruikt de U55C?

Chang benadrukte verschillende proof-of-concept-implementaties.

CSIRO, Australië
CSIRO's Square Kilometre Array-project gebruikt 420 U55C-kaarten voor real-time-signaalverwerking van 131.000 antennes. De cluster – genetwerkt via P4-ingeschakelde 100 Gbps-switches – levert 460 Gbps HBM2-bandbreedte en 15 Tb/s aggregaat-doorvoer in een compact, power-efficiënt-footprint.

Ansys LS‑DYNA
Automotive-veiligheidssimulaties profiteren van meer dan 5× speed-ups over x86 CPU's wanneer LS‑DYNA draait op geclusterde U55C-kaarten. Door data-pipelines hyper-te paralleliseren, hanteert de solver honderden miljoenen vrijheidsgraden efficiënter, wat simulatietijd dramatisch reduceert.

TigerGraph
Graph-analytics-workloads zien tot 45× snellere query-tijden en 35% hogere aanbevelingsnauwkeurigheid wanneer versneld door meerdere U55C-kaarten, wat voorspellingslatentie van minuten naar milliseconden brengt.

De Alveo U55C is nu beschikbaar via Xilinx's website en geautoriseerde distributeurs. Het kan ook geëvalueerd worden via cloud FPGA-as-a-service-platforms en geselecteerde colocation-datacenters. Clustering is beschikbaar voor private preview, met algemene beschikbaarheid gepland voor Q2 volgend jaar.