自适应算力走向边缘，AMD的变革与传承

对于工业等商用场景，快速开发、持续降低功耗/成本始终是焦点问题。随着应用越来越复杂，如何将成本优势最大化？同时进一步降低功耗、降低用户开发难度？这些问题都给上游供应商带来挑战。

日前，AMD宣布推出AMD Kria K24系统模块(SOM)和KD240驱动器入门套件。作为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。

K24 SOM使用的Zynq UltraScale+自适应SoC专为K24 SOM而设计，能够实现混合关键性，即给予一些用户功能实时优先级，通过该功能能够控制不同任务之间的优先级。此外，也可以通过MPSoC来确保功能安全性，提升网络安全。

可编程的I/O结构可以实现与任何传感器进行连接，包括环境、方向、视觉和其它传感器。此外，K24 SOM还能够支持从EtherCAT到TSN的工业互联网功能，支持40多种工业互联网标准。由于采用集成扇出(Integrated Fan-Out，InFO)封装，K24 SOM的尺寸仅为信用卡一半大小，功耗也是Kria K26 SOM的一半。

全系列SOM覆盖丰富边缘应用

Kria自适应SOM具备完整的软件堆栈与预构建的生产级加速应用，是将自适应算力带向 AI 和软件开发者的全新方式。它充分利用了灵活应变硬件的功能、性能及灵活性优势，作为量产部署型自适应模块交付。通过提供带有预构建软件堆栈的端到端板卡级解决方案，Kria SOM 可以实现快速部署。与芯片缩减设计(chip-down design)相比，Kria SOM允许开发者从设计周期中更为成熟的节点入手，进而将部署时间缩短多达9个月。

SOM路线图涵盖了全系列产品，从面向尺寸和成本受限型应用的成本优化型SOM，到能够为开发者提供每瓦更高实时计算能力的高性能模块。据了解，这一演进始于面向数据中心的Alveo加速器卡，最终成为针对嵌入式系统推出完整的板卡级解决方案，该产品组合将市场范围延伸到了更丰富的边缘应用，使得灵活应变硬件的强大功能可为数以百万的软件和 AI 开发者所使用。

Kria SOM 产品组合中的首款产品是Kria K26 SOM，于2021年推出，专门针对智慧城市和智能工厂中的视觉AI应用打造。2022年，AMD又推出了Kria KR260机器人入门套件。作为一款面向机器人的可扩展、开箱即用型开发平台，Kria KR260协同Kria K26自适应SOM，能提供无缝的生产部署路径。

2021年的一份行业报告显示，SOM 市场正以每年约 11% 的速度增长，预计到 2025年市场总收入将达到23亿美元。

为电机控制和DSP应用而生的高能效方案

AMD 工业、视觉、医疗与科学高级总监Chetan Khona表示，在电机控制领域，如果是单轴电机，可以用简单的技术方案解决相关问题。但在工业互联网时代，经常有多项任务同时进行，电机控制系统需要处理多轴信息，Kria SOM产品就体现出了很大优势，它能够对多轴进行集成，达到控制成本的目的。

能源效率也是一个关注重点。Chetan Khona提到，全球工业总用电量中约70%与电机和电机驱动系统相关，即使驱动系统效率提升1%，也会对运营开销和环境产生显著的积极影响。

K24 SOM由于提供高水平确定性和低时延，适合为边缘端计算密集型DSP应用中使用的电气传动和电机控制器供电。主要应用包括电机系统、工厂自动化机器人、发电、电梯与列车等公共交通、手术机器人和磁共振成像（MRI）床体等医疗设备以及电动汽车充电站。

结合 KD240 驱动器入门套件这款开箱即用的、基于电机控制的开发平台使用时，产品便可提供利用K24 SOM进行量产部署的无缝路径。用户可以快速启动并运行，从而加快电机控制和 DSP 应用上市进程，而无需具备 FPGA 编程专业知识。

简化 DSP 开发并加速设计周期

K24 SOM 具备定制打造的 Zynq UltraScale+ MPSoC 器件，配套的KD240入门套件是一款价格低于 400 美元的、基于FPGA 的电机控制套件。与其它基于处理器的控制套件相比，KD240 支持开发人员在设计周期中更为成熟的节点入手，使入门级开发人员能够轻松使用。

为什么FPGA自适应技术比嵌入式计算中的其它架构更有优势？与标准DSP处理方式相比，Chetan Khona介绍了自适应FPGA SoC的四大优势：第一，FPGA硬件是完全并行的计算方式，能够带来时延优势；第二是功耗优势，如果要最快获得处理结果，传统方式时钟运行高达数百MHz甚至GHz，而FPGA只需200HHz，因此功耗更低；第三是灵活应变性，开发人员可以根据具体任务在功耗、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；第四个优势是独立性，如果是多访问的电机控制应用，可以用FPGA硬件来控制回路，而不是通过一个电路来控制多个电机，因为这样会稀释性能。

与MCU相比，Chetan Khona的看法是，如果只控制电机，MCU的确是不错的选择，但在当代工业物联网的大环境下，还要顾及功能安全、网络安全、人工智能、预测性维护等多个方面，MCU无法很好胜任，而K24 SOM则可以支持以上所有功能。

据了解，K24 SOM 满足用于工业环境的资格，所支持的设计流程比此前任何一代产品都要多，其中包括 Matlab Simulink 等常见的设计工具与 Python 等语言，以及对 PYNQ 框架广泛的生态系统支持。此外，它还支持 Ubuntu 和 Docker，软件开发人员也可在使用 AMD Vitis电机控制库的同时，保持对传统开发流程的支持。

在AMD 面向边缘应用的App Store中，随着推出 KD240 入门套件，AMD 现在率先提供预构建的电机控制应用，使用户能够创建可靠、可用且具有高级安全功能的高能效工业解决方案。 KD240 由可选的电机配件包（MACCP）提供支持，未来还将提供可单独购买的附加电机套件，为开发人员带来强化的加速体验。

部署可扩展、灵活应变的系统

据了解，K24 SOM能够支持多种类型电机（如下图）。Chetan Khona表示，K24 SOM和K26 SOM的无缝转换可能是其客户最喜欢的功能之一。例如在引脚方面，K26 SOM有两个连接器，每个都是240引脚；K24 SOM也有两个连接器，一个是240引脚，另一个是40引脚，系统架构师可以只设计一张单独的载卡在K24 SOM和K26 SOM间来回转换，从而平衡高能效系统的功耗、性能、尺寸和成本。

他强调，Kria SOM 使开发人员能够跳过围绕所选芯片器件的大量设计工作，专注于提供差异化增值功能。连接器兼容性支持在K24和K26 SOM之间轻松迁移，无需更换板卡，使得系统架构师能够平衡高能效系统的功耗、性能、尺寸和成本。

目前，K24 SOM 提供商业和工业两种版本，专为10年工业生命周期而打造。除了支持扩展的温度范围，工业级SOM还包括用于高可靠性系统的具有ECC保护的LPDDR4内存。K24 SOM（商业版和工业版）和KD240 驱动器入门套件现可直接订购或通过全球渠道分销商订购。K24 商业版已开始供货，工业版预计于第四季度供货。