AMDが実現する高耐久性エッジの変革
AMDは近年、飛躍的な進化を遂げ、組み込みの世界にも進出し始めました。では、AMDが他と異なる点は何でしょうか。そして、なぜ今AMDを検討すべきなのでしょうか。
Intelの世代的なCPUが席巻してきた世界において、AMDは独自の改良型プロセッサーラインで静かに最前線へと進出してきました。2018年、AMDは「Zen」CPUと「Vega」GPUアーキテクチャの両方を1つのSoC（System on Chip）ソリューションに組み込んだ組み込みプロセッサーのポートフォリオを導入・進化させ、画期的な改善を実現しようとしています。AMDは、そのアーキテクチャを高耐久性エッジ分野に導入する取り組みを加速させ、組み込みアプリケーションに、低電力で高性能な処理ソリューションを求める際の選択肢をさらに増やしました。Ryzen Embedded CPUは、シングルボードコンピューターがコンピューティングに関してさらに高いレベルの結果を達成できるようにします。
しかし、AMDをIntelのプロセッサーラインと区別するものは何でしょうか。そして、なぜこれほど短期間で市場競争力を高めることができたのでしょうか。最大の違いはリソグラフィです。プロセッサーを見ると、ユニット内に数十億個のトランジスタが存在し、トランジスタ間の距離が短いほど、その小さなスペースにより多くのトランジスタを収めることができます。現在、ナノメートル技術の採用において、AMDの戦略はIntelとは根本的に異なります。それは、AMDが独自に選択したビジネスモデルによるものです。かつてIntelは、自社のR&Dで競争相手に勝利し、シリコン技術に特化した自社の巨大な製造施設で、ほぼ1マイルもの差をつけて先を行っていました。彼らはほとんどすべてを社内で行い、あらゆるナノメートルシリコン技術の標準を確立しました。しかし、将来の処理技術に関する製品ロードマップの内部的な遅延により、Intelはその同じ力を活用して完全な形を維持することができませんでした。 両社の戦いの詳細については、 The VergeとThe Conversationが、AMDとIntelの両方に影響を与えた状況について素晴らしい記事を書いています。
そこでAMDが台頭し始めました。AMDはIntelのように自社でプロセッサーを製造していません。代わりに、半導体大手であるTSMC（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company）と提携し、チップ用の7nmノード、さらにはより小さなナノメートルノードを製造しています。この提携により、AMDはトランジスタの距離がまだ2倍であるIntelのCPUを容易に追い抜くことができました。「Zen」アーキテクチャのプロセッサーに7nmを活用することで、密度が高まり、キャッシュサイズが増加し、全体的な消費電力が削減されました。この重要な戦略的提携により、AMDは性能とスループットの主要な垂直市場に最新の処理技術を導入することができました。
熱と電力は、ナノメートル設計において常に副産物となります。より高い性能が求められる場合、通常の結果は常に、リアルタイムで性能を駆動するために必要なより多くの消費電力と冷却を求めることになります。Intelが14nmチップの性能を向上させたとき、その要求を満たすために消費電力と冷却の必要性も高めました。しかし、AMDチップのトランジスタ間の7nmの距離では、性能ははるかに高く、同じ効率を満たすために14nmが必要とするような量の消費電力は必要ありません。そして、高耐久性エッジにおいては、高性能のための低消費電力は非常に必要とされます。組み込みコンピューターが大量の埃、ゴミ、衝撃、振動、または極端な温度にさらされる可能性のある分野では、コンピューティング性能を犠牲にすることなく電力を最適化し、削減するためのあらゆる努力が重要となります。この要求は、人工知能と機械学習を利用してリアルタイム推論を行うシステムの場合、一秒一秒が重要であるため、さらに大きくなります。
AMD組み込みSoCプロセッサー
AMDが高耐久性エッジ分野に参入し、AMDの組み込みSoCプロセッサーのラインナップを投入した際、彼らはその独自のアーキテクチャが、非伝統的な環境で機能するアプリケーションに多大な利益をもたらすと認識していました。高耐久性エッジシステムの展開と運用に伴う厄介な電力、熱、その他の問題に対処することで、AMDは、低熱設計電力（TDP）（最小6Wから最大54W）で動作する単一チップソリューションで、シームレスな超高性能を提供しました。IoTとエッジコンピューティングの台頭に伴い、クラウドから離れたアプリケーションでは、価格あたりの競争力のある性能に対する需要がますます高まっています。これらのアプリケーションは、通常、コンピューティングシステムがサポートしない環境でも機能できなければなりませんが、クラウドコンピューティングに見られるのと同じデータ処理能力を生み出す必要があります。そして、人工知能と機械学習が日々複雑化するにつれて、リアルタイム処理を開発できるシステムへのニーズはこれまで以上に高まっています。
AMDの組み込みSoCチップは、組み込み業界を可能にし、高める他の多くの印象的な機能も備えています。最大の特筆すべき点の1つは、「Vega」統合グラフィックスアーキテクチャの利用を通じて、複数のUHD 4Kディスプレイをサポートできることです。デジタルサイネージやカジノゲーミングのようなアプリケーションで、グラフィックス駆動型の性能に対するニーズが高まるにつれて、電力とコストを妥協することなく、高いグラフィックス性能を提供できるシステムの必要性がこれまで以上に重要になっています。低TDPと高グラフィックスサポートに加えて、AMDの組み込みSoCは、交換することなく最大10年間持続する長い組み込み寿命も提供します。高耐久性エッジ向けに設計されたアプリケーションの場合、これらのシステムは、狭い密閉空間で動作することが非常に必要とされます。一貫して交換および修理するコストは高すぎます。むしろ、長寿命を確保することで、これらのメンテナンスコストを排除し、効率を長期間維持するのに役立ちます。さらに、AMDのSoCチップはデュアルチャネルとECCメモリも提供し、帯域幅と速度を2倍にしてデータ交換を高速化し、重要なアプリケーションでのメモリ障害や破損を防ぎます。AMDの組み込みチップは、AMDセキュアプロセッサー（PSP）も活用して、データを任意のI/Oコンポーネントに供給する前に暗号化することで、最大限のセキュリティを確保します。
AMD Embedded R1000およびV1000シリーズ
ミッドレンジからハイパフォーマンス向けのRシリーズとVシリーズと名付けられたAMDは、高耐久性エッジ向けに特別に設計された、新しい高性能・高電力効率のシステムオンチップ（SoC）ソリューションの創出を目指しました。両シリーズは、ユーザーのニーズに基づいた性能を提供し、サイネージからスマート小売店、キオスクまで、幅広いアプリケーションに適しています。
R1000シリーズプロセッサーは、ワットあたり最大3倍の世代的CPU性能、およびドルあたり4倍優れたCPUとグラフィックスを提供します。R1000シリーズは、6Wから25Wの低電力設計を必要とする理想的な組み込みアプリケーションに最適です。
V1000シリーズは、より重い計算処理を必要とするアプリケーション向けに、最高の性能とグラフィックスを提供します。最大3.6TLFOPSを実現し、4C/8T Zenコアを搭載し、TDPは最低12Wから最高54Wまで対応します。V1000シリーズプロセッサーは、処理能力の新しい標準を確立し、単一のSoCでより優れた計算性能と効率性を提供します。両シリーズとも、要求の厳しいワークロードに対して強力な処理スループットを提供し、V1000はより優れたGPU性能を提供します。
しかし、AMDプロセッサー単体では機能せず、実用的な用途もありません。それ自体は、小さなシリコン技術の断片に過ぎません。あらゆる組み込みPC（そして一般的にすべてのPC）の中心には、ビジネスを推進する基盤となるコア、つまりマザーボードがあります。マザーボードは、Ryzen組み込みSoCが、望ましいアプリケーションに性能と利点をもたらすことを可能にします。しかし、すべてのアプリケーションに、完全に構築された高耐久性エッジシステムを実行する容量やスペースがあるわけではありません。時には、このような状況では、小さくても強力なシングルボードコンピューターが完璧な役割を果たします。シングルボードコンピューターの登場です。
シングルボードコンピューターとは何か、他のコンピューターとどう違うのか？
シングルボードコンピューター、または一般的にSBCと呼ばれるものは、これらの条件下に該当する多くの種類のアプリケーションの中心的な存在です。SBCは、単一のシリコンボード上に完全に収められ、構築された完全なコンピューターシステムです。各SBCには、CPU、GPU、チップセット、およびI/Oポートがすべてボードにはんだ付けされています。より具体的なカスタマイズのために追加の部品（RAM、ストレージデバイス、追加のI/Oポートなど）が追加されることもありますが、基本的な概念は同じです。これらの部品はすべて単一のボードに固定されているため、SBCは、最も標準的なATXフォームファクターのほとんどの他のマザーボードと比較して、はるかに小型です。SBCはさまざまなサイズがあり、2.5インチと3.5インチの2つの標準化されたサイズがありますが、主なセールスポイントは小型であることです。
サイズにもかかわらず、SBCは強力です。複雑なタスクやデータテレメトリーアプリケーションを処理および計算できるだけでなく、小型フォームファクターサイズであるため、ほとんどすべての組み込みソリューション向けに設計されています。そのサイズと強力な処理能力により、スペースが限られている高耐久性エッジアプリケーションや、システムインテグレーターが独自の製品設計にシングルボードコンピューターを活用する場合に人気があります。展開スタイルがどのようなものであっても、SBCを中心にすべてを構築して実行できます。また、その設計により、低熱設計電力（TDP）や工業用グレードの堅牢性など、驚くべき利点を提供します。
AMD組み込みSBC：強力な組み合わせ
そして、2つの強力なコンポーネントを組み合わせると、どんな高耐久性エッジの課題にも対応できる専用のAMD組み込みシングルボードソリューションが誕生します。AMD組み込みSBCは、限られたスペースの問題を解決し、エンドユーザーが小型フォームファクターを中心に組み込み設計をカスタマイズできるようにすることで、エッジやクラウドから離れた新しいアプリケーションに最適な電力と性能を提供します。 PremioのAMD組み込みSBCラインは、デジタルサイネージ、セルフサービスキオスク、カジノゲーム、その他、狭いスペースで高性能が求められる多くのアプリケーションなど、さまざまな組み込みアプリケーションの処理要件を満たす準備ができています。
Premioは、小型フォームファクター、高負荷なコンピューティング性能、豊富なビジュアル、工業用グレードの耐久性を必要とする様々な組み込みアプリケーションに対応するように特別に設計された2種類のサイズのAMD組み込みSBCを発表しました。Premioは、R1606GとV1605Bという2つのAMD対応SBCに最も適していると判断したAMDのRyzen Embedded SoCプロセッサーのラインから慎重に選択しました。R1000およびV1000シリーズの両モデルは、Premioの新しい3.5インチおよび1.8インチAMD組み込みSBCに最適であり、シングルボードソリューションで最大限の性能を引き出すのに役立ちます。
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モデル |
TDP範囲 |
CPUコア/スレッド数 |
CPUベース周波数 GHz |
1Tブースト周波数 GHz（最大） |
グラフィックス計算ユニット（SIMD） |
GPU周波数 GHz（最大） |
L2キャッシュ |
パッケージ |
最大DDR4転送レート (MT/s) |
接合部温度範囲 (°C) |
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R1606G |
12-25W |
2 / 4 |
2.6 |
3.5 |
3 |
1.2 |
1MB |
FP5 |
2,400 |
0-105 |
|
V1605B |
12-25W |
4 / 8 |
2 |
3.6 |
8 |
1.1 |
2MB |
FP5 |
2400 |
0-105 |
当社の3.5インチAMD組込みSBC、CT-DR101は、Ryzen Embedded R1606GおよびV1605Bシリーズプロセッサーを搭載し、堅牢なエッジ環境における様々なIoTセンサーやデバイスからの強力な処理とマルチタスクに対応します。最大3つの独立した高解像度ディスプレイ（UHD 4K 2台とWUXGA 1台）をサポートし、互換性と拡張性を確保することで、Premioの3.5インチSBCは美しいマルチメディアアプリケーションを実現します。また、2つのDDR4 SO-DIMMメモリスロットによって、デュアルチャネルのピークパフォーマンスを実現します。これらのメモリスロットはECC（エラー訂正コード）メモリをサポートしており、データ破損のエラーが発生する前に検出・防止するのに役立ちます。この3.5インチAMD組込みSBCは、SATA、mPCIe、M.2、さらには専用の高速ポートを含む様々なI/O拡張スロットを介して、幅広い拡張性を提供します。Premioの3.5インチCT-DR101 SBCは、限られたスペースにも収まる小型フォームファクター、豊富なI/Oポートと拡張スロット、そして最高レベルのデータ処理性能により、多くの組込みアプリケーションに最適なシングルボードコンピュータです。
主な機能：
- AMD Ryzen™ Embedded R1000/V1000 (12-25W TDP)
- DDR4 2400 SO-DIMM x2 最大32GB (ECC/非ECC)
- 4G/LTEまたは5Gセルラー用SIMカードスロット x1
- トリプル独立ディスプレイ: 4K HDMI、4K DP、LVDS WUXGA
- I/O: GbE LAN x2、USB 3.2 (10GB) x2、USB 2.0 x2
- 広い動作温度範囲: -40°C ~ 85°C
- 拡張性: M.2 x1、mPCIe x1、SATA x1
- カスタマイズ可能なI/O用50ピン高速コネクタ (PCIe x4)
- ワイヤレスサポート: Bluetooth 5およびWi-Fi 6
- fTPM 2.0 / オプションのTPM 2.0
Premioの1.8インチ（FEMTO-ITX）SBC、CT-NR101シリーズは、Ryzen Embedded R1606G SoCを搭載した極めてコンパクトなシングルボードコンピュータで、最も狭いスペースのアプリケーションでも最高の性能を発揮します。このクレジットカードサイズのSBCは、最小のフォームファクターで最高の汎用性と信頼性を誇ります。AMD Ryzen Embedded R1606G SoCを搭載し、最もスペースに制約のある組込みアプリケーションで最高の性能を発揮します。1.8インチCT-NR101は、デュアル独立4Kディスプレイ、拡張可能なmPCIeスロット、USB Type-Cポートをサポートしており、この小型ながら強力なSBCの互換性と拡張性を高めています。
主な機能：
- AMD Ryzen™ Embedded R1000シリーズ
- DDR4-2400シングルチャネルメモリ (最大8GB)
- デュアル独立4Kディスプレイ: Micro HDMI x2
- 内蔵eMMCストレージ最大64GB
- 拡張性: mPCIe x1、SMBus x1
- USB 3.2 (5GB) Type-C x1 (5V/3A)
- Intel GbE LAN x1
Premioを選ぶ理由
Premioは30年以上にわたり、コンピューティング設計と製造における経験を活かし、特殊な要件を持つ企業向けに信頼性の高いソリューションを提供してきました。PremioのAMD組込みSBCは、堅牢なエッジに対応した目的別製品ラインの最新製品です。Premioは、ロサンゼルス（カリフォルニア州）の最先端施設と、台湾、マレーシア、ドイツの戦略的な拠点で、スケーラブルな製造体制を確立しています。当社の目標は、組込みIoTコンピュータ、堅牢エッジコンピュータ、HMIディスプレイ、HPCストレージサーバーといったコア製品に対し、ローカライズされたサポート、迅速な市場投入、そして完全な製造透明性を提供することです。
使用した情報源：
The Verge
The Conversation