Nutzung von KI am Netzwerkrand mit dem Systemmodul Agilex™ 5 von iWave

Künstliche Intelligenz (KI) definiert die eingebettete Datenverarbeitung rasch neu und treibt Lösungen der nächsten Generation in den Bereichen Robotik, Industrieautomatisierung und medizinische Geräte an. Da die Datenverarbeitung immer näher an den Netzwerkrand (Edge) verlagert wird, werden Plattformen, die effiziente KI-Leistung mit geringer Latenz und hoher Anpassungsfähigkeit bieten, unverzichtbar.

Das Systemmodul (System on Module, SoM) iW-RainboW-G58M von iWave (Abbildung 1), das auf dem SoC-FPGA Agilex™ 5 von Altera basiert, stellt einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der Edge-KI (KI am Netzwerkrand) dar. Dieses kompakte Modul basiert auf Alteras erster FPGA-Architektur mit direkt in die FPGA-Struktur integrierten KI-Funktionen und bietet eine einzigartige Kombination aus Flexibilität, Rechenleistung und Effizienz für KI-gesteuerte Embedded-Systeme.

Abbildung 1: Das Systemmodul iW-RainboW-G58M von iWave. (Bildquelle: iWave)

Kompaktes Design, hohe Rechenleistung

Das SoM iW-RainboW-G58M hat einen Formfaktor von 60 mm × 70 mm und unterstützt die SoC-FPGA-Familie Agilex™ 5 der E-Serie von Altera mit B32A-Gehäuse. Die Familie ist in zwei Gruppen erhältlich:

• Gruppe A: SoC-FPGAs A5E065A / 052A / 043A / 028A / 013A
• Gruppe B: SoC-FPGAs A5E065B / 052B / 043B / 028B / 013B / 008B

Die Serie Agilex™ 5 integriert ein asymmetrisches heterogenes Verarbeitungssystem, das zwei Arm-Cortex-A76- und zwei Cortex-A55-Kerne für ein optimales Verhältnis von Performance und Energieeffizienz kombiniert. Verbesserte DSP-Blöcke mit integrierten KI-Tensorblöcken beschleunigen Deep-Learning-Workloads, während GTS-Transceiver mit bis zu 28,1 Gbit/s, PCIe® 4.0 x 8 und Display-Schnittstellen wie HDMI und DisplayPort Highspeed-Vernetzung für komplexe Multimedia- und KI-Anwendungen bieten.

KI-Software-Ökosystem und Entwicklungstools

Die Plattform Agilex™ 5 lässt sich nahtlos in führende KI-Frameworks integrieren (Abbildung 2) und vereinfacht so die Entwicklung kundenspezifischer KI-Inferenzlösungen. Sie unterstützt TensorFlow, PyTorch und das OpenVINO™-Toolkit, das Deep-Learning-Modelle für FPGA-Inferenz mit der FPGA AI Suite von Altera und der Software Quartus® Prime Design optimiert.

Abbildung 2: Die Plattform Agilex™ 5 lässt sich nahtlos in führende KI-Frameworks integrieren. (Bildquelle: iWave)

Mit der FPGA AI Suite von Altera können Entwickler, von Hardware-Ingenieuren bis hin zu Datenwissenschaftlern, optimierte KI-Pipelines mit vertrauten Arbeitsabläufen effizient erstellen und einsetzen. Dieses Toolkit verbindet FPGA-Design mit High-Level-KI-Frameworks und beschleunigt die Markteinführung bei gleichzeitiger Beibehaltung der deterministischen Performance und Effizienz auf Hardware-Ebene.

Cloud vs. Edge-KI: Ein ausgewogener Ansatz

In modernen Architekturen ist die KI-Verarbeitung zwischen der Cloud und dem Netzwerkrand (Edge) aufgeteilt (Abbildung 3). KI in der Cloud bietet eine enorme Skalierbarkeit, stößt aber häufig an Grenzen bei Latenzzeiten und Datenschutz. Edge-KI hingegen führt die Echtzeitverarbeitung lokal durch und ermöglicht so eine sofortige Entscheidungsfindung, verbesserte Sicherheit und einen kontinuierlichen Betrieb auch ohne Netzwerkanbindung.

Abbildung 3: Cloud-KI bietet eine enorme Skalierbarkeit, stößt aber häufig auf Latenz- und Datenschutzbeschränkungen. Edge-KI führt die Echtzeitverarbeitung lokal durch und ermöglicht eine sofortige Entscheidungsfindung, verbesserte Sicherheit und einen kontinuierlichen Betrieb auch ohne Netzwerkanbindung. (Bildquelle: iWave)

In einem hybriden Aufbau übernehmen Edge-Knoten zeitkritische Analysen, während Rechenzentren größere Datensätze für Trendanalysen oder Vorhersagemodelle aggregieren und verarbeiten. Der iW-RainboW-G58M wurde entwickelt, um in diesem hybriden Paradigma zu glänzen, indem er sowohl Rechenagilität am Netzwerkrand als auch nahtlose Integration mit Cloud-Infrastrukturen bietet.

Unterstützung von Entwicklung und Langlebigkeit

iWave stellt frühzeitig Muster des Agilex™-5-SoM und seines umfassenden Evaluierungskits zur Verfügung, das eine detaillierte Dokumentation, BSPs, Software-Treiber und vorvalidierte Referenzdesigns enthält. Dies hilft Entwicklern, schnell Prototypen zu erstellen, die Performance zu bewerten und die Produktbereitstellung zu beschleunigen.

Das „Product Longevity Program“ des Unternehmens garantiert eine Verfügbarkeit von mehr als 10 Jahren und gewährleistet einen nachhaltigen Support für industrielle und eingebettete Produkte mit langen Lebenszyklen. Darüber hinaus bietet iWave ODM-Entwicklungsdienste an - einschließlich Trägerkartendesign, Wärmemanagement und Produktionsunterstützung -, die es den Kunden ermöglichen, effizient vom Prototyp zur Produktion überzugehen.

iWave ist ein globales Unternehmen für eingebettete Systeme, das sich auf FPGA- und SoC-basierte Systemmodule (SoMs) und ODM-Entwicklungsdienstleistungen spezialisiert hat. Mit mehr als zwei Jahrzehnten Erfahrung in den Bereichen Industrie, Medizin, Automotive und Avionik liefert iWave komplette Embedded-Computing-Plattformen, die es den Kunden ermöglichen, zuverlässige und leistungsstarke Produkte schneller und kostengünstiger auf den Markt zu bringen.

Weitere Informationen finden Sie unter www.iwave-global.com oder unter mktg@iwave-global.com.