COM-Module COM-Express-Modul mit KI-Beschleunigung

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Der COM-Hersteller Avnet Embedded ermöglicht die schnelle Entwicklung von hochperformanten Industrieanwendungen und hat erneut sein COM-Express-Produktportfolio am oberen Leistungsbereich erweitert. Die neue COMe-Type-6-Modulfamilie MSC C6B-TLH basiert auf der gerade vorgestellten 11. Generation Intels Core-H-Series--Prozessoren („Tiger Lake – H“).

Die leistungsstarke COM-Express-Type-6-Modulfamilie MSC C6B-TLH setzt einen neuen Meilenstein in puncto Rechen-, Grafik- und Videoleistung in einem kompakten Formfaktor. Darüber hinaus bieten die kompakten Module besondere Merkmale und Fähigkeiten wie erweiterter Temperaturbereich und Robustheit gegenüber rauen Umgebungen, um sie für den Einsatz in Industriesystemen zu prädestinieren. Dank der besonders großen Anzahl an Modulvarianten mit skalierbaren CPU-Derivaten lässt sich für die unterschiedlichen Anwendungen in verschiedenen Märkten die optimale Embedded-Lösung realisieren.

Module für intelligente Kamerasysteme

Eine der Zielanwendungen der neuen COM-Express-Modulfamilie sind intelligente High-End-Kamerasysteme, die u. a. zur Steuerung und Überwachung industrieller Prozesse, im Public-Safety-Bereich, in der Logistik, zur Verkehrsüberwachung und in medizintechnischen Monitoring-Systemen eingesetzt werden können. Die auf der neuen Modulgeneration basierenden Computer-Vision-Systeme ermöglichen die zuverlässige Erkennung und Identifizierung von unterschiedlichen Objekten und Personen und können zudem die Bildverarbeitung und Bildanalyse übernehmen.

KI-Beschleunigung vor Ort in der Edge

Um diese anspruchsvollen Aufgaben moderner Kamerasysteme zu erfüllen, müssen leistungsstarke Computing-Performance-Lösungen mit hoher Datensicherheit und ausreichender Netzwerkfähigkeit zur Verfügung stehen. Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und Machine/Deep-Learning-Technologien können auf der Basis selbstlernender neuronaler Netzwerke optimierte Anwendungen realisiert werden. Die großen Datenmengen der KI-basierenden Lösungen müssen nicht unbedingt in der Cloud verlagert werden, da hierbei längere Latenzzeiten und Beschränkungen der Bandbreiten auftreten. Sind Reaktionszeiten von Millisekunden gefordert, kann die KI-Beschleunigung direkt vor Ort in der Edge ausgeführt werden.

High-End-Module für verschiedenste Einsätze

Die leistungsfähige COM-Express-Type-6-Modulfamilie MSC C6B-TLH kann mit Intels Core-vPro-Prozessoren der 11. Generation, Intels Xeon-W-11000E-Series-Prozessoren und Intels Celeron-Prozessoren bestückt werden (Bild 1). Dank der fortschrittlichen 10-nm-SuperFin-Prozesstechnologie und der neuartigen Architektur bieten die Prozessoren eine hohe Computing Performance einschließlich KI-Beschleuniger.

Alle High-End-MSC-C6B-TLH-Module, die auf Intels Xeon-W-11000E-Series-Prozessoren basieren, sind dank ihres robusten Designs und dem Einsatz besonders hochwertiger Komponenten für den zuverlässigen 24/7-Dauerbetrieb geeignet. Einige Varianten integrieren IoT-spezifische Eigenschaften wie Echtzeitfähigkeiten und sind für den Einsatz im industriellen Umgebungstemperaturbereich von – 40 °C bis 85 °C spezifiziert. Voraussetzung dafür ist, dass Intels neue Core-Technologie eine relativ kleine Verlustleistung und einen geringen thermischen Stress der Bauteile aufweist. Damit sind erstmals in dieser Performance-Klasse leistungsfähige Embedded-Module mit bis zu acht Cores für industrielle Anwendungen mit hohen Anforderungen, etwa beim Einsatz in rauen Umgebungen oder im Außenbereich, verfügbar. Für General-Embedded-Anwendungen lässt sich die Modulfamilie MSC C6B-TLH mit Intels Core-vPro-Prozessoren der 11. Generation bzw. Intels Celeron-Prozessoren bestücken. Die Prozessoren variieren von zwei Cores/zwei Hyper Threads bis acht Cores/sechzehn Hyper Threads. Die TDP (Thermal Design Power) beträgt abhängig vom Prozessortyp 25 W bzw. 45/35 W. Die integrierte Intel UHD Graphics stellt eine hohe Grafikleistung sicher.

Die Modulfamilie MSC C6B-TLH lässt sich zur Verarbeitung großer Datenmengen mit schnellem, bis zu 64 GB großem Dual-Channel-DDR4-3200-SDRAM-Speicher bestücken. Einige Varianten unterstützen zum Schutz der Speicherinhalte speziell für kritische Anwendungen in der Industrie eine Error-Correction-Code- (ECC) Fehlerkorrektur. Das integrierte Trusted Platform Module TPM 2.0 sorgt zudem für eine hohe Datensicherheit.

Dank der umfangreichen PCI-Express-Anschlüsse mit acht PCIe Gen 3 Lanes und einem 16 Lane PEG Port basierend auf Gen3- und Gen4-Bandbreite, sind die Module MSC C6B-TLH bestens für Anwendungen mit schnellem I/O-Verkehr geeignet. Der inte-grierte Ethernet Controller Intel i225 liefert 1 und 2,5 GbE Bandbreite und ermöglicht den Anschluss mehrerer Grafikkarten bzw. dedizierter Hardware-Beschleuniger, was für KI- und Deep-Learning-Anwendungen eine entscheidende Rolle spielt.

Time-Sensitive Networking für Echtzeitanwendungen

Der Ethernet Controller unterstützt TSN (Time-Sensitive Networking) für Echtzeitanwendungen. TSN erlaubt die sichere Datenübertragung über ein Standard-Ethernet-Netzwerk in Echtzeit mit geringer Latenzzeiten und hoher Verfügbarkeit. Damit lassen sich unterschiedliche Maschinen und komplexe Anlagen über alle Industriebusse hinweg innerhalb eines Netzwerkes mit hoher zeitlicher Deterministik steuern. Zudem bieten die Module mit Intels Xeon-W-11000E-Series-Prozessoren für strenge Real-Time-Anwendungen die Nutzung von Intels TCC (Intel Time Coordinated Computing), um deterministisches Verhalten des Datenflusses zwischen verschiedenen Funktionsblöcken des Prozessors zu ermöglichen.

Neben den PCIe Ports und dem 1/2,5 Gb Ethernet Interface bietet die leistungsfähige Modulfamilie MSC C6C-TLH vier USB-3.1- und acht USB-2.0-Anschlüsse sowie zwei UARTs. Massenspeicher können über vier SATA-6-Gb/s-Kanäle angeschlossen werden. Optional befindet sich auf den Boards eine NVMe SSD mit einer maximalen Kapazität von 1 TB. An Grafikschnittstellen stehen drei DisplayPort/HDMI-Interfaces und ein LVDS- und Embedded-DisplayPort-Anschluss zur Verfügung. Die Baugruppen können bis zu vier unabhängige Displays mit einer Auflösung bis 8k steuern.

Die kompakte Modulfamilie MSC C6B-TLH ist im COM-Express-Basic-Format (125 mm x 95 mm) realisiert und bietet damit ausreichend Platz zur Abführung der Verlustleistung.

Von Avnet entwickelt und gefertigt

Avnet Embedded stellt für die MSC-C6B-TLH-Modulfamilie das komplette Ecosystem mit passendem Starter Kit, Board Support Package und umfassendem Design-in-Support zur Verfügung. Die leistungsfähigen Boards werden in den unternehmenseigenen Technology Campusse entwickelt und in hochautomatisierten Produktionsstätten von Avnet Embedded gefertigt. Damit ist die hohe Qualität und Langzeitverfügbarkeit der Module von mindestens 15 Jahren ab Produkteinführung gesichert.

Für High-End-Anwendungen, die den Schwerpunkt auf Grafikfunktionalität auf kleinstem Raum legen, bietet sich die leistungsfähige COM-Express-Type-6-Modulfamilie MSC C6C-TLU an, die ebenfalls auf CPUs der 11. Generation Intels Core-Prozessoren (Codename „Tiger Lake UP3“) basiert (Bild 2). Die energieeffizienten Prozessoren mit zwei bzw. vier Cores und acht Threads mit Taktraten bis 2,2 GHz (4,4 GHz max. Turbo) weisen eine TDP (Thermal Design Power) zwischen 12 und 28 W auf. Die Boards sind unempfindlich gegen Schock und Vibrationen, da u. a. die Speicher auf das Board gelötet sind. Das Kühlungskonzept der Baugruppen berücksichtigt neben dem Prozessor auch den on-board-Speicher. Mit COM-Express-Compact-Format (95 mm x 95 mm) lässt sich das Modul gut in Applikationen mit begrenztem Raumangebot integrieren.

Mit den sofort einsetzbaren Embedded-Modulen, die auf der 11. Generation Intels Core-Prozessoren basieren, ermöglicht Avnet Embedded die frühzeitige Entwicklung vielfältiger Endsysteme mit optimierter Time-to-Market. Software Development Kits (SDKs) wie das Intel Distribution OpenVINO Toolkit stehen zur Verfügung. Typische Einsatzgebiete der Modulfamilien MSC C6B-TLH und MSC C6B-TLU sind etwa auf KI und Industrial IoT basierende Systeme, komplexe HMI-Lösungen, Steuerungssysteme, moderne Überwachungs- und Sicherheitssysteme, hochleistungsfähige Medizingeräte, professionale Audio/Videoanlagen und intelligente Kamerasysteme. //MK

Computer-on-Modules

Intels Tiger Lake H in COM-Express-Modulen für IoT und KI

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