什麼是 Elkhart Lake？
隨著世界過渡到工業 4.0，邊緣運算應用程式對高效能、低功耗處理的需求激增，以實現即時推論、連線能力和遙測資料，並加強了堅固性。物聯網和邊緣運算的爆炸性增長，造成了前幾代處理器無法跟上的性能瓶頸和限制。英特爾最新一代 Atom x6000 E 系列、Pentium 和 Celeron N & J 系列處理器，正式名稱為 Elkhart Lake，旨在解決這些需求，並緩解嵌入式和工業物聯網市場目前面臨的瓶頸。
Elkhart Lake 使用案例
Elkhart Lake 專注於工業物聯網，最新的 Intel Atom x6000e、Pentium 和 Celeron N & J 系列為需要高效能、低功耗、在惡劣環境條件下進行即時處理的關鍵工業領域提供解決方案。Elkhart Lake 將部署的關鍵應用程式包括具有不間斷運作的長時間執行、在空間受限的位置實施，以及暴露於頻繁的衝擊、振動和各種溫度。Elkhart Lake 可以突出其以物聯網為中心的功能的一些目標市場領域包括：
- 工業與工廠自動化
- 智慧零售
- 智慧機台
- 智慧物聯網基礎設施
- 醫學影像與診斷
- 車隊遠端資訊處理與管理
為什麼選擇 Elkhart Lake？(Elkhart Lake 與 Apollo Lake vs Bay Trail)
雖然 Apollo Lake（於 2016 年推出）和 Bay Trail（於 2013 年推出）處理器仍在其 15 年產品支援生命週期內，但 Elkhart Lake 為其低功耗、高效能處理器前身在邊緣應用中提供了更現代化和「更新鮮」的選擇。最新一代英特爾處理器主要專注於增強邊緣運算，並為物聯網應用提供解決方案。
1. 顯著的性能提升
Elkhart Lake 處理器（Intel Atom x6000 E 系列、Intel Pentium 和 Intel Celeron N & J 系列）與其前身相比，效能有顯著提升。由於 Elkhart Lake 的運算晶片採用 10 奈米製程（Tremont 微架構），平台控制集線器 (PCH) 採用 14 奈米製程，因此與上一代 Apollo Lake 相比，單執行緒效能提高了 1.7 倍，多執行緒效能提高了 1.5 倍。
最新的處理器採用四核心，突發頻率高達 3.0 GHz，同時保持 4.5W-12W 的最小 TDP 範圍。需要高效能資料處理和最小功耗的邊緣應用，將發現此改進對其部署至關重要。
這個處理器系列在其記憶體支援方面也實現了性能飛躍。前幾代產品僅能支援 8GB DDR3L（最高 1866MT/s）或LPDDR4（最高 2400MT/s），而Elkhart Lake 則突破了極限，支援最高32GB LPDDR4（最高 3200MT/s），並在特定處理器型號中支援Intel頻內錯誤校正碼（IBECC）。IBECC 是Intel 的錯誤校正解決方案，支援標準非 ECC 記憶體，可用於長時間運作可靠性是關鍵因素的關鍵任務部署。IBECC可在UEFI中配置，為 OEM 設計師和系統整合商提供更大的多功能性和靈活性。
2. 透過下一代繪圖將速度提高一倍
除了性能提升，Elkhart Lake 處理器還搭載 Intel Gen 11 UHD Graphics，將圖形速度提高一倍。圖形效能提升 2 倍，使此處理器系列能夠支援三個同時顯示的 4K @ 60fps 顯示器，並支援主要圖形 API (DirectX、OpenGL 和 OpenCL)；非常適合數位看板、智慧機台、IIoT 和機器人，或工業/工廠自動化等應用。GPU 效能高達 32 個執行單元 (EU) 核心，特定的 Elkhart Lake 處理器能夠進行深度學習 AI 推論和電腦視覺應用，例如醫學影像。
3. 針對即時的廣泛連線能力
物聯網不斷發展，需要大量的連接。這代低功耗高效能處理器支援：
- 3 個 2.5GbE LAN
- PCIe 3.0（最多 8 條通道）
- USB 3.1（最多 4 個連接埠）
- USB 2.0（最多 10 個連接埠）
系統整合商和 OEM 設計師現在可以為啟用時間敏感網路的 MAC 提供進一步的附加功能，以實現 2.5GbE LAN 的即時數據分析；與前幾代產品僅限於 1GbE LAN 相比。隨著物聯網數據變得越來越複雜，對更快的數據傳輸速度的需求將會增加。USB 世代的升級提高了數據傳輸速度，USB 3.1 提供 10Gbps 的傳輸速率，而 USB 2.0 提供 480Mbps。利用 USB 連接的物聯網感測器和設備受益於此增強功能，因為一些物聯網受制於 USB 2.0 的數據傳輸速率。工業物聯網應用受限於空間受限位置缺乏邊緣 AI 支援。
PCIe 3.0 的引入為透過不同類型的硬體加速器整合邊緣 AI 工作負載鋪平了道路。工業電腦現在有能力在更小的尺寸內支援機器視覺和智慧機台應用程式的 AI 推論。與 Bay Trail 相比，Elkhart Lake 處理器的 PCI Express 通道數量增加了一倍，並使用 PCIe 3.0，頻寬速度為每通道 1GB/s，而 PCIe 2.0 為每通道 500MB/s。這些連接性的改進使 OEM 能夠在邊緣的關鍵任務應用中，以低功耗 x86 架構實現即時資料處理。
4. 引入硬體安全（Intel PTT）
由於邊緣運算的敏感性，隨著惡意軟體及其他惡意程式碼越來越普遍，資料安全已成為所有工業物聯網設備的必備條件。英特爾整合了其韌體型 TPM 2.0 (Intel PTT，平台信任技術)，用來加密和儲存憑證金鑰，並在偵測到裝置遭到竄改時，防止系統啟動。其他關鍵安全協定，如 Intel Boot Guard、Secure Key、AES New Instructions 和 SHA Extensions，均可利用密碼編譯加速器無縫執行，同時不影響整體系統效能和生產力。
整合型物聯網特定功能
Intel PSE (可程式化服務引擎)
英特爾已將 Intel PSE (可程式化服務引擎) 導入 Elkhart Lake，這是一種專用的 ARM 卸載引擎。Intel PSE 採用 Arm Cortex-M7 微控制器，可即時為基於 ARM 的應用程式提供以物聯網為中心的功能，例如：遠端頻外裝置管理、網路代理、嵌入式輕型控制器和感測器集線器。
TCC (時間協調運算) 與 TSN (時間敏感網路)
將 Intel TCC 和 TSN 整合到 Intel Atom x6000RE 和 Atom x6000FE 中，可增強最差情況執行時間 (WCET) 作業和超可靠低延遲通訊 (URLLC)。對時間抖動和非同步敏感的延遲敏感應用程式。這些功能有助於在整個物聯網裝置網路中同步資料，以實現更優化的即時部署。在 TSN 中，IEEE 802.1 標準提供了普遍的現成解決方案，無需授權或權利金。
SI (安全島)
僅適用於 Intel Atom x6000FE 系列，Intel SI 啟用功能安全 (FuSa) 功能，可在系統故障造成或加劇進一步危險之前偵測並緩解。FuSa 遵循 IEC 61508、ISO 13849 等國際標準，為組織提供可信賴的通用技術，並避免耗時的重新認證流程。FuSa 的一個應用範例是，如果自動化裝置發生故障，FuSa 會啟動並在造成更多潛在損壞之前關閉系統。
遠端 OOB 與 INB 管理
遠端頻外 (OOB) 和頻內 (INB) 裝置管理，可在作業系統 (OS) 無回應時提供擴展的遠端可用性。OOB 管理允許終端使用者循環電源狀態，而無需實際在現場，而 INB 管理可以存取韌體和軟體更新。儘管 Elkhart Lake 中的一些以物聯網為中心的功能僅適用於特定型號，但這表明英特爾已認識到工業物聯網和邊緣運算應用程式對低功耗設計中高效能運算的需求。
特製 Intel Atom x6000E 系列處理器
x6000E 系列分為三個層級，用於不同的應用。Intel Celeron 和 Pentium N 及 J 系列適用於工業邊緣電腦整合。同時，Intel Atom x6000E 系列專注於提供專門功能，例如 TCC (時間協調運算) 和/或 SI (安全島)。由於 TCC 功能可改善延遲敏感部署中物聯網裝置之間的同步，因此嵌入式系統可受益於 Atom x6000FE 處理器。工業系統使用 Atom x6000RE，同時具有 Intel TCC 和 Intel SI，因為它具有額外的故障安全協定和優化的物聯網裝置管理。
Intel Atom x6000 系列處理器規格：
RCO-1000 系列採用 Intel Elkhart Lake
最新的 RCO-1000-EHL 是一款超小型工業電腦，採用 Intel Elkhart Lake Atom X6425E 處理器，非常適用於需要高效能邊緣 AI 功能且空間有限的 IIoT 部署。這款微型工業電腦尺寸為 150x105x49mm，並與 M.2 邊緣 AI 加速器相容。結合了 Intel 和 Premio 的產業領導地位，RCO-1000-EHL 將運算效能、耐用性和可靠性帶到了堅固耐用的邊緣。
Intel Elkhart Lake x6425E CPU 的優點僅限於 Premio 的 RCO-1000-EHL 無風扇迷你電腦，該電腦專為嵌入式和物聯網應用而設計。x6425E 的緊湊無風扇設計憑藉其改進的性能和功率效率，為邊緣運算應用提供了可靠的解決方案。憑藉其四個核心和高基本頻率，它保證了各種工業和商業應用程式的快速多工處理和無縫操作。強大的繪圖功能實現了高解析度顯示和沉浸式視覺體驗，這對於數位看板和資訊站等互動式應用程式至關重要。此外，x6425E 增強的安全功能，包括基於硬體層級的安全升級和 Intel Secure Boot，可防範線上攻擊。由於其長壽命和寬廣的溫度範圍，該 CPU 是惡劣和關鍵環境的可靠選擇。
來源：
Intel
Elkhart Lake：概述和技術文件
(https://www.intel.com/content/www/us/en/products/platforms/details/elkhart-lake.html)
Elkhart Lake 平台簡介 (https://www.intel.com/content/www/us/en/products/docs/processors/embedded/enhanced-for-iot-platform-brief.html)
Elkhart Lake、Apollo Lake、Bay Trail Atom 處理器比較
(https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/compare.html?productIds=207907,96488,78475)
功能安全 (FuSa)
(https://www.intel.com/content/www/us/en/industrial-automation/programmable/applications/automation/functional-safety.html)
時間協調運算 (TCC)
(https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/tools/time-coordinated-computing-tools/overview.html)
時間敏感網路 (TSN)
(https://www.intel.com/content/www/us/en/industrial-automation/programmable/applications/automation/tsn.html)