小尺寸, 低功耗, AMD Kria K24 SOM 加速边缘创新
2023/9/20 11:32:35
近日,AMD公司推出 AMD Kria™ K24 系统模块(SOM)和 KD240 驱动器入门套件,这是 Kria 自适应 SOM 及开发者套件产品组合的最新产品。AMD Kria K24 SOM 能以小尺寸提供高能效计算,面向成本敏感型工业和商业边缘应用,功耗也是连接器相兼容的更大尺寸 Kria K26 SOM 的一半。
AMD 工业、视觉、医疗与科学高级总监Chetan Khona先生表示:K24 SOM扩展Kria自适应系统模块(SOM)产品组合,同时推出的KD240驱动器入门套件可以使开发更加方便容易。最新的Kria SOM将满足不断增长的需求,支持电机控制和数字信号处理,在系统性能、功耗、尺寸以及成本之间实现平衡,并提供无缝的生产部署路径。
吸引新的用户使用自适应计算
AMD关注电动驱动器的主要原因是电机无处不在,从公共交通到其它发电系统,从工厂自动化到仓储所使用的机器人到医疗设备,甚至农业的空中系统。
令人吃惊的是这些电机消耗了全球工业能源总用量的70%。而且现在的电机也变得更加精密复杂,提供各种速度能力,并且越来越多采用新材料设计,包括碳化硅和氮化镓来提升效率与性能,同时还能够降低能耗。这些新的现代电机确实令人印象非常深刻,但是它们也需要电机驱动系统来控制这些电机,这样才能使其扭矩、速度以及应变速达到最大,同时还能使能耗降到最低。
电机驱动系统主要有三个要素:第一是驱动器,第二是供电部分,第三是电机本身。专家表示,提高电机的效率将对全球用电量产生显著的积极影响。提高这些应用的效率够使能耗降低15%到40%。所以,如果能够提升这些复杂电机的控制系统以及控制这些电机的电度的话,对于全球用电量会产生非常大的影响。
AMD Kria K24 SOM 采用先进的集成扇出(Integrated Fan-Out,InFO)封装,尺寸只有信用卡的一半大小,用户通过这个产品可以降低能源消耗、能够增加扭矩和其它的性能特点,同时还能进行预测性维护和OTA、降低噪音和震动,以及提升电机的生命周期。
Kria SOM有一个优势,那就是不需要FPGA方面的专业知识,和之前的Kria SOM产品一样,新推出的Kria K24 SOM也支持新用户使用非自适应计算的工具,比如Python和MATLAB Simulink这些开发流程。
K24 SOM能够支持人工智能(AI)推理深度神经网络处理单元。在这方面,K24 SOM可以在电路板上做很多人工智能方面的操作,它可以应用于很多场景,创造更多的数据集,可以用人工智能推理来应用于这些数据集,无论是在本地还是云端。
在工业物联网的工业4.0时代,电机控制系统的职能不仅是控制电机这么简单,K24 SOM业界比较普遍的40多种工业互联网标准。
Chetan Khona介绍:K24 SOM系统模块能够大大加速我们客户的上市时间,KD240驱动器入门套件可以让开发者能够更快地介入开发流程。以机器人开发为例,软件工程师首先用入门套件来制定他们的原型,之后可以使用量产型SOM,用他们客户的载卡,这个载卡是由其工程团队设计的,来进行结合并促进使用,进行量产。KR260可以用于机器人的行动和传动,KV260是视觉AI可以用于摄像头与系统中的视觉来辅助导航。KD240驱动器入门套件就像是机器人的肌肉一样,可以来控制机器人的行动和传动。
Kria SOM真正的目标是希望能够吸引新的用户来使用自适应计算,继续拿机器人举例。AMD在每一个机器人发展层面都与各界有非常密切的接触。从STEM教育开始,到大学、初创企业和大型的跨国企业。Kria的扩展战略取得了非常好的效果,我们发现Kria用户当中有25%是自适应计算的新用户。
除了机器人之外,还有很多Kria可以应用的场景,从发电到医疗设备再到公共交通。另外,很多应用比如说3D打印系统,都是用电机控制的。这些应用虽然并不全是用电机控制,但是有一个共同点,就是需要非常密集的数字信号处理和传感融合,涉及器件上收集的很多数据的融合。
构建高能效DSP解决方案
“K24 SOM不会取代之前的K26 SOM,K24 SOM是K26 SOM 的补充,而且还带有连接器和K26 SOM兼容,以实现可扩展性。因为它们是基于同样的Zynq UltraScale+ MPSoC架构,这两者都是A53 四核以及双R5F处理器,都带有非常出色的外设。不同点是K24 SOM可以说是K26 SOM的可扩展版,而且对于关注尺寸、功耗、成本等方面的设计,K24 SOM是更为理想的选择。”Chetan Khona说。
K24 SOM使用的Zynq UltraScale+自适应SoC是专门为K24 SOM设计的。它能够实现混合关键性,就是一些用户功能能够给予实时优先级,通过这个功能非常简单地控制不同任务之间的优先级。K24 SOM是一个基于ARM处理系统的可编程逻辑器件,所以它也有很多特定性能。
FPGA自适应技术比嵌入式计算当中的其它架构更加有优势的原因,是它可以完全实现并行并具有四大性能方面的优势。第一,因为它是完全并行的,所以使用FPGA的硬件就能够带来时延方面的优势。因为只需要一个时钟周期而不是两百个时钟周期。第二个是在功耗方面的优势。如果是要以最快方式取得结果,用传统的方式,这个时钟在跑起来的时候需要几百个甚至是GHz级的速度。但是FPGA的速度可以更慢也可以节约用电,只要200 MHz就可以了。第三个优势是灵活应变性。我们的设计使得开发人员可以在功耗、时间以及时钟速度方面进行取舍,也就是可以实现时分复用,例如,您不需要在一个时钟周期内完全200次操作,你只要在四个时钟周期内进行200次操作,可以根据具体任务进行调整。最后一个优势是独立性。现在如果是多访问的电机控制应用,我们可以用FPGA的硬件来控制回路,而不是通过一个电路来控制多个电机,这样会稀释性能。
正是基于这些优势,Kria SOM能够部署可扩展、灵活应变的系统,实现轻松的信号处理,助力快速开发。从过去两年的应用可以看到,使用Kria做创新的开发人员是非常多样的。
Chetan Khona最后总结道:AMD Kria产品组合有很多都是互补的,包括三个入门套件,两个量产型SOM,即K24 SOM和K26 SOM。这个产品组合能够支持非常广泛的应用,而且它的价格、功耗和尺寸也能够匹配不同的用户需求。 我们推出全新高能效K24 SOM来扩展 Kria SOM产品组合,它对于电机控制以及数字信号处理是非常优异的一个解决方案。K24 SOM不仅能够支持机器人战略,同时还能够降低全球工业能耗。
(半导体芯科技报道)
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