Prestazioni ARM scalabili in un modulo COM-HPC Mini

Aaronn Electronic ha presentato il congatec conga-HPC/mIQ-X, un modulo COM-HPC Mini basato su architettura ARM sviluppato per edge computing, inferenza AI e sistemi embedded industriali. La piattaforma combina processori Qualcomm Dragonwing IQ-X, accelerazione AI integrata e connettività di livello industriale in un formato standardizzato COM-HPC Mini. È destinata a OEM e system integrator che sviluppano soluzioni per robotica, automazione industriale, visione artificiale e infrastrutture edge connesse.

Architettura ARM eterogenea per AI all’edge e sistemi embedded
Il conga-HPC/mIQ-X si basa sui processori Qualcomm Dragonwing IQ-X e integra fino a dodici core Qualcomm Oryon con frequenze fino a 3,4 GHz. L’architettura è completata da una NPU Qualcomm Hexagon in grado di fornire fino a 45 TOPS di prestazioni per l’intelligenza artificiale e da una GPU Adreno dedicata alle applicazioni grafiche e alle attività di visualizzazione.

La piattaforma utilizza un’architettura di calcolo eterogenea nella quale CPU, GPU e NPU gestiscono carichi di lavoro differenti. L’inferenza AI, l’elaborazione delle immagini e l’analisi dei dati provenienti dai sensori possono essere eseguite direttamente sul modulo, eliminando la necessità di acceleratori esterni. Questo livello di integrazione riduce la complessità del sistema e semplifica la progettazione termica rispetto alle architetture che si basano su acceleratori AI discreti.

La memoria LPDDR5x saldata è disponibile in capacità da 16 GB a 64 GB e supporta velocità di trasferimento fino a 8400 MT/s. Lo storage integrato UFS 4.0 offre capacità fino a 1 TB. La combinazione di memoria ad alte prestazioni e archiviazione integrata supporta applicazioni ad alta intensità di dati con tempi di avvio rapidi e accesso a bassa latenza.

COM-HPC Mini per piattaforme compatte ad alte prestazioni
Il modulo adotta il formato standardizzato COM-HPC Mini da 95 x 70 mm. Le dimensioni compatte consentono l’integrazione in PC industriali, sistemi mobili, piattaforme autonome e gateway edge industriali con vincoli di spazio. Allo stesso tempo, lo standard COM-HPC supporta strategie modulari con generazioni di processori intercambiabili e disponibilità del prodotto a lungo termine.

La specifica COM-HPC è stata sviluppata per applicazioni che richiedono elevate capacità di elaborazione e ampie funzionalità di I/O. Rispetto agli standard precedenti per i computer-on-module, COM-HPC offre un numero significativamente maggiore di linee PCIe, moderne interfacce ad alta velocità e una maggiore scalabilità per server edge e piattaforme embedded ad alte prestazioni.

Interfacce ad alta velocità e connettività industriale
Per supportare periferiche ad alte prestazioni, il modulo mette a disposizione fino a 16 linee PCIe, comprese interfacce PCIe Gen4. Ciò consente l’integrazione di schede FPGA, unità NVMe, frame grabber e altri moduli di espansione. Il sistema supporta inoltre fino a due interfacce USB4 per dispositivi esterni ad elevata larghezza di banda.

Per le applicazioni di rete, il modulo integra due porte Ethernet da 2,5 Gigabit con supporto per IEEE 1588v2 e MACsec. La sincronizzazione temporale precisa consente l’impiego in ambienti industriali che richiedono comunicazioni deterministiche, mentre MACsec aggiunge un ulteriore livello di sicurezza di rete.

Per le applicazioni di visione artificiale, le interfacce MIPI-CSI consentono il collegamento diretto di sistemi di telecamere. Sono inoltre disponibili interfacce CAN, I2C, SPI, UART, GPIO e altre opzioni di connettività embedded per integrare sensori, attuatori e sistemi di controllo industriale.

Sicurezza industriale e disponibilità a lungo termine
Il conga-HPC/mIQ-X integra un modulo TPM 2.0 che funge da root of trust hardware. Funzioni come Secure Boot, aree di archiviazione crittografate e processi firmware protetti supportano strategie di cybersecurity per sistemi edge industriali e ambienti produttivi connessi.

L’intervallo di temperatura operativa compreso tra -40 °C e +85 °C consente l’utilizzo del modulo in ambienti industriali caratterizzati da condizioni climatiche variabili. Le funzioni di monitoraggio dello stato hardware, watchdog e controllo in caso di perdita di alimentazione contribuiscono inoltre alla realizzazione di sistemi robusti per applicazioni fisse e mobili.

A livello software, il modulo supporta distribuzioni Linux come Ubuntu Pro e Yocto, oltre a Windows 11 IoT Enterprise LTSC. Questa flessibilità facilita l’integrazione in ecosistemi software esistenti e supporta cicli di vita del prodotto di lunga durata.

AI all’edge per visione artificiale, robotica e automazione industriale
Il modulo è destinato a un’ampia gamma di applicazioni industriali. Negli ambienti di automazione di fabbrica, i modelli di AI possono analizzare localmente dati di produzione e dati provenienti dai sensori per supportare strategie di manutenzione predittiva e basata sulle condizioni operative. L’elevata larghezza di banda della memoria consente l’elaborazione parallela di più flussi di dati.

Per i sistemi di visione artificiale, la combinazione di ISP, GPU e NPU accelera la classificazione delle immagini, il controllo qualità e il rilevamento degli oggetti direttamente all’edge. Le operazioni produttive beneficiano così di una minore latenza e di capacità decisionali locali.

Nelle applicazioni robotiche, l’architettura supporta algoritmi di navigazione, SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) e fusione sensoriale. I dati provenienti da LiDAR, telecamere e IMU possono essere elaborati su un’unica piattaforma, riducendo la necessità di risorse di calcolo esterne.

Il modulo è inoltre adatto a server e gateway edge industriali dedicati all’aggregazione dei dati, al pre-processing e alla trasmissione sicura verso infrastrutture cloud. La connettività dual 2,5 GbE supporta architetture di rete ridondanti in impianti industriali distribuiti.

Contesto aggiuntivo: specifiche tecniche e confronto competitivo non inclusi nell’annuncio originale del prodotto
Il mercato dei moduli ARM ad alte prestazioni continua a evolversi verso l’intelligenza artificiale all’edge e l’elaborazione locale delle inferenze. Tra le piattaforme comparabili figurano NVIDIA Jetson AGX Orin, i sistemi embedded AI di Advantech e diversi moduli COM-HPC e SMARC di Kontron, SECO e ADLINK.

Con fino a 45 TOPS di prestazioni AI, il conga-HPC/mIQ-X si posiziona tra le piattaforme edge AI ad alte prestazioni destinate all’inferenza locale. A differenza di molti moduli ARM embedded convenzionali, la piattaforma combina risorse CPU, GPU, DSP e NPU all’interno di un modulo COM-HPC Mini standardizzato.

Un ulteriore elemento distintivo è rappresentato dallo stesso standard COM-HPC Mini, che offre una maggiore densità di I/O e una migliore scalabilità a lungo termine rispetto a molte piattaforme proprietarie di AI all’edge. Per gli OEM, la separazione tra carrier board e modulo di elaborazione consente di riutilizzare progetti hardware esistenti durante gli aggiornamenti a future generazioni di processori.

La combinazione di fino a dodici core Oryon, 64 GB di memoria LPDDR5x, PCIe Gen4, connettività USB4 e un ampio intervallo di temperatura industriale risponde alle esigenze di applicazioni che richiedono elevate capacità di elaborazione dati, networking e inferenza AI direttamente sul campo. Con questa piattaforma, congatec amplia l’ecosistema COM-HPC con una soluzione ARM dedicata all’edge computing industriale e alle applicazioni di intelligenza artificiale embedded.

Modificato da Sucithra Mani, redattrice di Induportals – adattato tramite IA.

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