【ホワイトペーパー】Tiger Lake-Hを搭載したCOM-HPCモジュール～エッジのパフォーマンスを飛躍的に向上

ホワイトペーパー エッジのパフォーマンスを飛躍的に向上 Tiger Lake-Hを搭載したCOM-HPCモジュール

1 Tiger Lake-Hを搭載したCOM-HPCモジュール エッジのパフォーマンスを飛躍的に向上 新しいインテル Xeon、 Core、 およびCeleronプロセッサ（コードネーム Tiger Lake-H）は、 COM-HPCモジュールで最大限のパフォーマンスを発揮します。 モジュールマーケットのリーダー であるコンガテックからリリースされた新しいモジュールは、 コンピュータ・オン・モジュールをベ ースとしたシステム開発の新時代を切り開きます。 COM-HPCモジュールで、 第11世代のインテル Core vPro、インテル Xeon W-11000E、 およびインテ ル Celeronプロセッサが利用可能になったことで、 モバイルアプリケーション用に最適化されたTiger Lake-Uプロセッサを搭載した、 最初のCOM-HPCがリリースされたときよりも、 COM-HPCとCOM Expressのパフォーマンスの差がはっきりと表れてきました。 ただ、 COM-HPCモジュールと同等の COM Expressとを比べてみると、 インタフェースの数が比較的に少ないという点で、 COM-HPCの付 加価値は限られているように見えます。 しかしがらな、 新しいconga-HPC/cTLH COM-HPC Clientモ ジュールでは、 COM-HPCの帯域幅のアドバンテージが、 はるかに大きくなっています。 Tiger Lake-H世代のプロセッサを搭載したCOM-HPCモジュールは、 エッジアプリケーションのパフォーマンスを飛躍的に向上させます。 より広い帯域幅 広い帯域幅を持つペリフェラルを接続するために、 COM-HPCモジュールは20のPCIe Gen 4レーン （x16およびx4）をサポートし、 一方COM ExpressではPEGを介して16のPCIe Gen 4レーンを提供し ます。 COM-HPCではさらに20のPCIe Gen 3.0レーンを使用できますが、 COM Expressモジュールで は8つです。 COM-HPCモジュールは超高速のNVMe-SSDをサポートするために、 キャリアボードへの PCIe x4インタフェースも提供します。 COM Expressモジュールでは、 新しいプロセッサでサポートさ れているすべてのネイティブGen 4レーンを有効に使用するために、 NVMe-SSDはオンボードで実装 する必要があります。 合計44のPCIeレーンを備えた新しいCOM-HPCモジュールは、 最大24レーンの COM Expressモジュールに比べてほぼ2倍のレーン数になります。 ちなみに、 COM-HPCでは最大49 レーンを使用することが可能です。 COM-HPCは、 この帯域幅のアドバンテージを他のインタフェースでさらに拡充します。 たとえば、 現在のTiger Lake-Hを搭載した COM-HPCモジュールでは、 2つのUSB 4.0インタフェースをサポー トしていますが、 COM ExpressではUSBポートの数は同じですが、 USB 4.0は定義されていません。 COM-HPCモジュールではネットワーキング用に2x 2.5GbEも提供していますが、 COM Expressモジュ ールの場合は1x 2.25GbEのみの実装です。 ただし、 どちらのモジュールでもリアルタイム用に、 イン テルTCCとTime-Sensitive Networking（TSN）をサポートしています。 ネットワークのインフラストラ

2 Tiger Lake-Hを搭載したCOM-HPCモジュール クチャで使用する場合、 COM-HPCが提供する2番目のイーサネットポートは非常に便利で、 追加のロ ジックなしにリングトポロジを構成することができます。 これは、 産業用イーサネットのアプリケーショ ンでは非常に有利で、スタートポロジよりも必要なケーブルが少なくて済みます。 エッジでのマルチタスク この重要なインタフェースの増強に加えて、 COM-HPC Clientモジュールの可能性はさらに広がりま す。 なぜならば、 COM-HPC Client では800ピンの うち40ピンがまだ割り当てられていないのに対し て、 440ピンのCOM Expressはそのパフォーマンス の限界に近づいているためです。 したがって、 組込み コンピュータ技術への要求が高まり、 その結果とし て必要なインタフェースの数が増加すると、 将来的 には COM-HPCモジュールが必要になります。 それ は別にしても、 現在のクライアントクラスのベンチマ ークである、 Tiger Lake-H世代の新しいインテルプ ロセッサテクノロジーを搭載した COM-HPCとCOM Express、 どちらのモジュールも、 組込みやエッジコ ンピューティングにとっては大きなメリットがありま す。 第11世代のインテル Coreプロセッサを搭載した従来のCOM Expressモジュー ルも、もちろん引き続き供給中です。 最大8つの強力なプロセッサコア（最大4.7GHz） を搭載した新しいモジュールは、 前世代に比べ て、マルチスレッドのパフォーマンスを最大65％向 上させ、 シングルスレッドのパフォーマンスを最大 32％向上させることができます。 このパフォーマン スの向上は、 COM-HPCに実装された最大128GB DDR4 SO-DIMM RAM（3200 MT/s）と、 オプション のECCによって強化されます。 COM Expressでは 現在、最大96GBをサポートすることができます。 さらに、 洗練された没入型体験用のビジュアライ ズやサウンド、 あるいはグラフィックスを多用する ワークロードでは、 パフォーマンスが前世代のモ COM Express Type 6モジュールよりもCOM-HPC Clientモジュールのほうが、より デルよりも最大70％向上します。 多くのインタフェースを使用することができます。 さまざまなアプリケーション これらGPUの機能拡張により直接メリットのある主要なアプリケーションは、 手術、メディカルイメー ジング、 e-ヘルスのエッジアプリケーションなどです。 適切な医療診断のために、 コンガテックの新し いプラットフォームは8K HDRビデオもサポートしています。 AI機能と包括的なインテル OpenVINO ツ ールキットを組み合わせることで、 医師はディープラーニングを利用した診断データに簡単にアクセ スし洞察を得ることができます。 しかしこれは、 インテグレートされたインテル UHDグラフィックスの 利点の1つにすぎず、 さらに最大4つの4Kディスプレイを同時にサポートします。 それに加えて、 すべて の方向で360度のビューを実現するために、 最大40のHD 1080p/30fpsビデオストリームを並行して 処理・分析することができます。 これらAIによる強力なビジョン機能は、 他の多くの市場にとっても重 要で、 その例としては工場オートメーションや製造品質検査のためのマシンビジョン、 安全な空間や

3 Tiger Lake-Hを搭載したCOM-HPCモジュール 都市、 さらにロジスティクス、 農業、 建設、 公共交通機関などにおける協調型ロボットと自動運転車 などが含まれます。 これらのアプリケーションでは、 -40℃～+85℃の過酷な温度環境用に設計され た新しいプロセッサのバリエーションを利用することも可能です。 Cores/ Cache Temp. Processor Base Clock/ Turbo [GHz] TDP Threads [MB] Range [°C] Intel Core i7-11850HE 8/16 2.6/4.7 24 35/45 0 – 60 Intel Core i5-11500HE 6/12 2.6/4.5 12 35/45 0 – 60 Intel Core i3-11100HE 4/8 2.4/4.4 8 35/45 0 – 60 Intel Xeon 11865MRE 8/16 2.6/4.7 24 35/45 -40 – 85 Intel Xeon 11555MRE 6/12 2.6/4.5 12 35/45 -40 – 85 Intel Xeon 11155MRE 4/8 2.4/4.4 8 35/45 -40 – 85 Intel Xeon 11865MLE 8/16 1.5/4.5 24 25 0 – 60 Intel Xeon 11555MLE 6/12 1.9/4.4 12 25 0 – 60 Intel Xeon 11155MLE 4/8 1.8/3.1 8 25 0 – 60 Intel Celeron 6600HE 2/2 2.6 8 35 0 – 60 Tiger Lake-H世代のプロセッサには、10種類に細分化されたパフォーマンスクラスがあります。 Base Clock at Graphic Cores/ 28/15/12 W TDP Cache Extended Tempe- Processor Execution Threads (Max. Turbo) [GHz] [MB] rature Range Units Intel Core i7-1185G7E 4/8 2,8/1,8/1,2 (4,4) 12 96 - Intel Core i7-1185GRE 4/8 2,8/1,8/1,2 (4,4) 12 96 Yes Intel Core i5-1145G7E 4/8 2,6/1,5/1,1 (4,1) 8 80 - Intel Core i5-1145GRE 4/8 2,6/1,5/1,1 (4,1) 8 80 Yes Intel Core i3-1115G4E 2/4 3,0/2,2/1,7 (3,9) 6 48 - Intel Core i3-1115GRE 2/4 3,0/2,2/1,7 (3,9) 6 48 Yes 新しいCOM-HPCモジュールは、Tiger Lake-Uプロセッサによって合計16のパフォーマンスのバリエーションに拡張されています。 それらのうち3つには、-40℃～+85℃の拡張温 度範囲バージョンがあります。

4 Tiger Lake-Hを搭載したCOM-HPCモジュール 統合されたAIアクセラレータ 人工知能とディープラーニングの推論アルゴリズムは、 インテグレートされたGPUでまとめて並列に、 あるいは3つの命令を1つに組み合わせるインテル Deep Learning Boostが組み込まれたCPU上で、 シームレスに実行することができ、 推論処理能力と状況認識機能の性能を向上させます。 AIを使う主 なアプリケーション分野は、 予知保全、 品質保証、 製造プロセスの最適化、 およびサプライチェーンの 最適化などです。 コンガテックは、 これらの用途向けに、 Basler社やMatrix Vision社のカメラなどの 他に、 最適な画像処理ソフトウェアなどを含む完全なエコシステムをサポートしています。 さらに、 PICMGは現在、 新しいCOM-HPC ClientとCOM Express Type 6プラットフォーム向けの、 安 全機能の統合に取り組んでいます。 このようなアプリケーションではリアルタイムOSのサポートが必 須となるため、 コンガテックのモジュールはReal Time LinuxやWind River VxWorksなどのリアルタ イムオペレーティングシステムをサポートしています。 また、 インテル によって公式にサポートされてい るReal-Time Systems社のハイパーバイザのネイティブサポートも提供します。 したがって、 可能な限 り最も包括的なサポートによる、 総合的なエコシステムパッケージであるということができます。 その ほかのリアルタイム機能には、 リアルタイム通信で接続されたIIoT/インダストリー 4.0ゲートウェイと エッジコンピューティングデバイス向けのインテル Time Coordinated Computing (インテルTCC)、お よびTime Sensitive Networking（TSN）が含まれます。 インテル Total Memory Encryption（TME） やインテル Boot Guardなどの改善されたセキュリティ機能によってシステムを攻撃から保護すること ができるため、 工場や社会インフラのあらゆるタイプのクリティカルなアプリケーションにおいて、 この プラットフォームは理想的な候補となります。 インテル Total Memory Encryptionは、 メモリの内容 を暗号化し、 コールドブート攻撃などによって許可されていない第三者に、 メインメモリ内のデータが 読み取られないようにします。 インテル Boot Guardは、 システムの起動時に検証済みのファームウェ ア以外、 ロードされないようにします。 Thunderboltのサポート テクノロジーは複雑さを増しているにもかかわらず、 アプ リケーションに関してはかなり単純に設計することができ るようになっています。 Thunderboltテクノロジーはこの 目的のために開発され、 Gen 4がすでにインテグレートさ れているプロセッサを搭載した、 コンガテックの新しいモ ジュールとキャリアボードでネイティブにサポートされて います。 Thunderboltの利点は、 同じケーブルで、 USB、 DisplayPort、 PCIe、 および10ギガビットイーサネットの Thunderbolt network のプロトコルをサポートするうえ に、充電もできることです。 バージョン4では、 ポートのハ イパフォーマンス双方向帯域幅が40 Gbpsであり、 PCIe の転送速度は32 Gbpsです。 Gen3では16 Gbpsしか必 要ありません。 これに加えて、 4つの4Kディスプレイ、 また は2x 8Kをサポートします。 その結果、 モバイルデバイス はドッキングステーションに非常に簡単に接続でき、 モニ タ、 キーボード、 マウス、 ハードドライブからネットワーク conga-HPC/cTLH COM-HPCモジュールは、Thunderbolt 4.0もサポー に至るまで、 複数の周辺機器を使用できます。 VT-d DMA トしています。 保護は、 外部デバイスからの要求を迂回させ、 アクセス権をチェックすることにより、 外部の脅威によ るセキュリティリスクを軽減するのに役立ちます。 ITセグメントを起源とするこの Thunderbolt は、 と りわけゲーマー向けに開発されました。 組込みコンピューティングにおける最も一般的な使用例の1 つは、 マルチディスプレイアプリケーションで、 1本のケーブルだけで各種のディスプレイやタッチスク リーンに接続することができます。 Thunderbolt は今日、 医療用PCや産業用HMI、 パネルPC、 デジタ

5 Tiger Lake-Hを搭載したCOM-HPCモジュール ルサイネージ、そしてカジノゲームアプリケーションまで、 事実上あらゆるGUIで使用されています。 ま た、 一方では、 商用車のドッキングソリューションや、 モジュール式試験・計測システムとして、 あるい は、 バイオメディカルエンジニアリングのベッドサイドアプリケーションで、 バイタルサインモニター用 の複数のデバイスを、 監視システムに接続して使用されています。 リモート管理機能 COM-HPC規格に照らすと、コンガテックの新しいCOM-HPCモジュールは、 PICMGの新しいプラット フォーム・マネージメント・インタフェース（COM-HPC PMI）をサポートしているだけではありません。 現在はまだ管理されていないモジュール（M.U）であっても、 管理されたキャリアボード（C.M）によっ て、 このフレームワーク内でシームレスに管理することができます。 コンガテックはすでに、 対応する RedfishとIPMIを、キャリアボードに実装する準備をしています。 新しいモジュールは、 プロセッサの必 須機能として、 強力なリモート管理を可能にする、 インテル アクティブ・マネジメント・テクノロジーも サポートしています。 これらのツールには、KVM over IP（IP接続を介したキーボード、 ビデオ、 および マウス信号の送信）、 リモート制御のシャットダウンと起動、 ハードウェア アラームクロック、 およびブ ートリダイレクト機能があります。 アウトオブバンド管理を使用することで、 デバイス自体がオフになっ ている場合やオペレーティングシステムが応答しない場合でも、 コントロールセンターは分散エッジ システムをより適切に管理および修復することができます。 この機能は特に、 手の届きにくい場所に 設置された組込みシステム、 危険な環境にある産業用PC、 または店舗の閉店後にオフになるPOSシ ステムにも非常に役立ちます。 コンピュータ・オン・モジュールのコンセプト COM ExpressとCOM-HPCコンピュータ・オン・モジュールは、 どちらも PICMG規格ですが、 産業用に 使用される組込みシステムやエッジシステムに対して、 それぞれ独自のアドバンテージがあります。 そ のため、 IHS Markitの市場統計によると、 コンピュータ・オン・モジュールは、 Mini-ITXや3.5インチ シ ングル・ボード・コンピュータなど、 従来の組込みボードよりも、 最も普及している組込み設計コンセ プトであることを示しています。 モジュールベースの組込みシステム設計が人気である理由は、 カス タマ独自のキャリアボードを柔軟に、 そして容易に設計開発できること、 容易に導入できること、 開発 済みのモジュールと必要なすべてのドライバやファームウエアを、 すぐに使用できる形で入手できるこ となどの理由によります。 そして、 コンピュータ・オン・モジュールは、スーパーコンポーネントとして、 CPU、 メインメモリ、高速インタフェース、 グラフィックスユニットなど、 すべての重要なコンポーネント を、動作検証された完全なパッケージとして統合しています。 これにより、すべてをカスタムで開発し た場合と比較して、 開発コストが大幅に節約され、 市場投入までの時間が格段に短縮されます。 同じ 規格に則ったコンピュータ・オン・モジュールは、 プロセッサの世代やメーカーの境界を越えて、柔軟 に交換可能であるという事実も、 アドバンテージのひとつです。 したがって、 装置メーカーはソリュー ションのパフォーマンスを柔軟に調整することができ、 何年も経過した後でも最新のプロセッサテクノ ロジーにより、 ソリューションをアップグレードすることができます。 標準化されたモジュールフォーム ファクタは複数のメーカーによってサポートされているため、 非常に簡単にサプライヤ戦略を立案で き、 価格や、 特に供給性の確保に関するアドバンテージがあります。 メーカーに依存しない組織であ るPICMGが、 COM ExpressとCOM-HPC、 両方の標準化を担っています。 そのため、 これらの補完的 な規格の継続性が保証されており、 COM-HPC規格がリリースされたことにより信頼できるベースが 作られたため、 最初のCOM-HPCモジュールが利用可能になったときに、 すぐにこのフォームファクタ ーに切り替えることができます。 つまり、 COM-HPCでは、 最初から問題なく設計できることが保証さ れているのです。 以上のような理由で、 新しい多機能エッジシステムの設計に COM-HPCを導入する ことは、 理にかなっているのです。

6 Tiger Lake-Hを搭載したCOM-HPCモジュール 評価用キャリアボードと冷却ソリューションを含む、動作検証されたコンガテックのスターターキットが入手可能です。 著者： アンドレアス・ベルグバウアー（Andreas Bergbauer） コンガテック プロダクトラインマネージャー COM-HPC

コンガテック（congatec）について コンガテック（congatec）は、組込みコンピューティング製品にフォーカスする、急速に成長しているテクノロジー企業です。 ハ イパフォーマンス コンピュータモジュールは、 産業オートメーション、医療技術、 輸送、 テレコミュニケーション、その他の多くの 分野の幅広いアプリケーションやデバイスで使用されています。 当社は、 成長する産業ビジネスにフォーカスする、 ドイツのミッ ドマーケットファンドである株主のDBAG Fund VIIIに支えられており、 これらの拡大する市場機会を活用するための資金調達 とM＆Aの実績があります。 また、コンピュータ・オン・モジュールの分野では、世界的なマーケットリーダーであり、 新興企業か ら国際的な優良企業まで優れた顧客基盤を持っています。コンガテックは、ドイツのデッゲンドルフに本社を置き、現在、米国、 台湾、 中国、 日本、 オーストラリア、 英国、 フランス、 チェコ共和国に事業拠点を置いています。 詳細については、 当社の Web サイト www.congatec.com/jp、 または LinkedIn、 Twitter、 YouTube をご覧ください。 本社 congatec GmbH Auwiesenstraße 5 94469 Deggendorf Germany Phone +49 (991) 2700-0 info@congatec.com www.congatec.com 子会社 congatec Asia Ltd. congatec, Inc. コンガテックジャパン株式会社 congatec China Technology Ltd. 2F., No.186, Sec. 3, 6262 Ferris Square 〒105-0013 東京都 港区 浜松町1-2-7 Sunyoung Center, 901 Building B, Chengde Rd. San Diego 浜松町一丁目ビル301 No. 28 Xuanhua Road, Changning District, 10366 Taipei, Taiwan CA 92121 USA Phone +81 (3) 6435-9250 Shanghai 200050, China Phone +886 (2) 2597-8577 Phone +1 (858) 457-2600 sales-jp@congatec.com Phone +86 (21) 6025-5862 sales-asia@congatec.com sales-us@congatec.com www.congatec.jp sales-asia@congatec.com www.congatec.tw www.congatec.us www.congatec.cn congatec Australia Pty Ltd. congatec Korea Ltd. Real-Time Systems GmbH Unit 2, 62 Township Drive Mr. Yoonsun Kim Gartenstrasse 33 West Burleigh (Yatap-Dong), #707, 88212 Ravensburg Queensland 4219, Australia 42, Jangmi-ro, Bundang-gu, Germany Phone +61 (7) 5520-0841 Seongnam-si, Gyeonggi-do, Phone +49 (751) 359558-0 sales-au@congatec.com South Korea info@real-time-systems.com www.congatec.com Phone: +82 (10) 2715-6418 www.real-time-systems.com yoonsun.kim@congatec.com セールスオフィス France United Kingdom / Ireland Nordics & Baltics Mr. Luc Beugin Mr. Darren Larter Mr. Anders Rasmussen Phone: +33 6 44 32 70 88 Phone: +44 784 581 4792 Phone: +45 285 649 92 cfr-sales@congatec.com cuk-sales@congatec.com cdk-sales@congatec.com