Phiên bản mới sở hữu thiết kế nhỏ gọn hơn tới 60%, hỗ trợ tối đa bốn camera và hướng tới các hệ thống AI biên sử dụng nền tảng NVIDIA Jetson và IGX.
Khi AI ngày càng được triển khai trực tiếp tại biên mạng, yêu cầu đối với hệ thống kết nối cảm biến cũng thay đổi theo hướng nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn phải đáp ứng băng thông, độ trễ và khả năng mở rộng. Microchip Technology đang giải quyết bài toán này với PolarFire FPGA Ethernet Sensor Bridge Rev 2.0, phiên bản mới của nền tảng cầu nối cảm biến Ethernet dành cho các hệ thống AI Edge.
So với thế hệ trước, thiết kế Rev 2.0 được thu gọn đáng kể, đồng thời nâng số lượng camera có thể kết nối lên gấp đôi. Bo mạch cũng chuyển sang sử dụng nguồn USB-C, thuận tiện hơn khi triển khai nhiều thiết bị đồng thời trong hệ thống rack. Việc tối ưu kích thước và cấu trúc phần cứng còn góp phần giảm chi phí cũng như đơn giản hóa thiết kế BOM.
Điểm đáng chú ý của giải pháp là khả năng chuyển đổi kiến trúc kết nối cảm biến từ mô hình nhiều giao diện riêng biệt sang nền tảng Ethernet 10Gb có tính mở rộng cao. Cách tiếp cận này giúp các nhà phát triển giảm số lượng thành phần phần cứng, đơn giản hóa việc tích hợp và tối ưu mức tiêu thụ năng lượng.
Hỗ trợ hệ thống camera AI đa cảm biến
Được xây dựng trên FPGA PolarFire, PolarFire FPGA Ethernet Sensor Bridge Rev 2.0 có thể kết nối tối đa bốn camerathông qua các đầu nối tương thích với nền tảng NVIDIA Jetson. Bo mạch cũng tích hợp sẵn mạch đo độ trễ quang, cho phép đánh giá thời gian xử lý từ lúc dữ liệu cảm biến được thu nhận cho đến khi kết quả suy luận AI được tạo ra.
Khả năng này có thể kết hợp với NVIDIA Latency Display Analysis Tool, qua đó hỗ trợ nhà phát triển đánh giá toàn bộ chuỗi xử lý dữ liệu và xác định các điểm gây trễ trong hệ thống.
Bên cạnh kết nối camera, nền tảng còn được trang bị đầu nối FPGA Mezzanine Card (FMC) nhằm mở rộng khả năng phát triển phần cứng trong tương lai. Các giao diện như MIPI CSI-2, I²C, UART và GPIO được hỗ trợ trực tiếp, giúp bo mạch có thể thích ứng với nhiều cấu hình cảm biến và thiết bị ngoại vi khác nhau.
Thiết kế còn hỗ trợ các chuẩn giao tiếp video như SLVS-EC 2.0, 12G-SDI, HDMI và DisplayPort, trong khi đầu nối PMOD tiếp tục mở rộng khả năng kết nối với các module bên ngoài. Nhờ đó, nhà phát triển có thể thay đổi hoặc bổ sung giao diện cảm biến mà không nhất thiết phải xây dựng lại toàn bộ kiến trúc nền tảng.
Hướng tới các ứng dụng AI Edge yêu cầu hiệu quả năng lượng
Theo Microchip, một trong những mục tiêu của thế hệ Rev 2.0 là giảm gánh nặng tích hợp phần cứng cho các hệ thống AI biên. Thay vì phải xử lý nhiều chuẩn kết nối cảm biến riêng biệt, nhà phát triển có thể sử dụng Ethernet 10Gb làm lớp kết nối chung cho luồng dữ liệu cảm biến.
“Nhà phát triển cần tập trung nguồn lực vào các ứng dụng AI biên tạo ra giá trị thay vì dành quá nhiều thời gian xử lý các giao diện cảm biến phức tạp”, ông Shakeel Peera, Phó chủ tịch phụ trách bộ phận FPGA của Microchip, cho biết.
Theo đại diện Microchip, việc tận dụng nền tảng FPGA PolarFire giúp cầu cảm biến thế hệ mới kết hợp giữa kích thước phần cứng được tối ưu, hiệu quả năng lượng, bảo mật và khả năng mở rộng. Đây là những yếu tố quan trọng đối với các hệ thống AI Edge phải hoạt động trong không gian hạn chế và có ngân sách điện năng thấp.
PolarFire cũng cung cấp các tính năng bảo mật và an toàn tích hợp, hỗ trợ bảo vệ thiết bị đầu cuối và tăng độ tin cậy khi hệ thống phải vận hành liên tục trong thời gian dài. Việc kết hợp với NVIDIA Holoscan SDK tiếp tục giúp rút ngắn quá trình phát triển thông qua các thư viện được tối ưu hóa, mô hình AI và các ứng dụng tham khảo.
Hệ sinh thái phần cứng và công cụ phát triển đồng bộ
Microchip cung cấp cùng nền tảng một hệ sinh thái gồm camera, cáp kết nối, thiết kế tham chiếu, sơ đồ bo mạch và tài liệu kỹ thuật. Phần phát triển RTL được hỗ trợ bởi Libero SoC Design Suite, tạo môi trường thống nhất cho quá trình thiết kế và triển khai FPGA.
Ở tầng quản lý nguồn và định thời, các IC của Microchip cũng được tích hợp vào giải pháp. Trong đó, MCP16701 PMIC đã được xác thực với FPGA PolarFire, giúp nhà phát triển có thêm lựa chọn về thiết kế nguồn và tín hiệu định thời đã được kiểm chứng.
Việc sử dụng các thành phần đã được xác thực trong cùng hệ sinh thái có thể giảm số lượng bài toán tương thích cần xử lý khi tích hợp linh kiện từ nhiều nhà cung cấp. Điều này đặc biệt hữu ích đối với những dự án AI Edge cần rút ngắn thời gian phát triển và kiểm soát tổng chi phí sở hữu.
Với sự kết hợp giữa kết nối Ethernet 10Gb, khả năng xử lý đa cảm biến và thiết kế phần cứng nhỏ gọn, PolarFire FPGA Ethernet Sensor Bridge Rev 2.0 hướng tới nhiều nhóm ứng dụng như robot, tự động hóa công nghiệp, thiết bị y tế và các hệ thống AI biên sử dụng nền tảng NVIDIA Jetson hoặc IGX.
Giá bán và khả năng cung ứng
PolarFire FPGA Ethernet Sensor Bridge Rev 2.0 hiện có thể được đặt mua trực tiếp từ Microchip hoặc thông qua mạng lưới đại diện bán hàng và nhà phân phối được ủy quyền của hãng trên toàn cầu.
Microchip cũng cung cấp thêm thông tin về dòng FPGA PolarFire và hệ sinh thái giải pháp liên quan trên website của công ty.