Die Industrieanwendungen werden anspruchsvoller und leistungshungriger und mit Condition Monitoring, KI und hochauflösender Bildverarbeitung wachsen die Datenströme ständig an. Selbst wenn die Datenströme in die Cloud technisch noch beherrschbar wären, so sind es nicht nur Performance- oder Kostengründe, die für eine Cloud-ähnliche Datenverarbeitung und Infrastruktur bereits an der Edge sprechen: Einerseits werden dadurch Zentralisierung und Virtualisierung leichter möglich und andererseits wollen viel Kunden aus Vertraulichkeits- und Security-Gründen nicht, dass ihre Daten den jeweiligen Campus verlassen.

Zusätzlich können leistungsfähige KI-Beschleuniger vor Ort effizienter eingebunden werden und die kürzeren Datenleitungen zu einer Verarbeitung vor Ort sorgen für geringere Latenz. Eine leistungsfähige Cloud- bzw Edge-IT-Infrastruktur vor Ort ermöglicht auch eine vollständige Integration der OT in die IT statt nur einer Kopplung an die IT. Es spricht also vieles dafür, eine leistungsfähige Cloud-Infrastruktur nicht in einem weit entlegenen Rechenzentrum, sondern direkt vor Ort an der Edge zu betreiben. Hierzu muss diese Infrastruktur jedoch robust genug sein, um auch im rauen Industrieumfeld mit seinen Temperaturschwankungen, Vibrationen und Luftverschmutzungen zuverlässig zu funktionieren.

Siemens´ erster Edge-Rack-Server ist mit AMD EPYC-Prozessoren bestückt.

© AMD

Genau hierfür hat Siemens ein Hochleistungs-Edge-Serversystem entwickelt. Der universelle 2U-Formfaktor mit nur 585 mm Tiefe (Gesamtmaße BHT: 585 mm × 88 mm × 449 mm) erlaubt den einfachen Einbau in standardisierte Industrie-Schaltschränke mit 800 mm Tiefe. Das integrierte Hochleistungs-Kühlsystem mit Fronteinlass und leicht auswechselbaren Filtern ermöglicht den direkten Betrieb in Industriehallen bei Temperaturen von +5 °C bis +45 °C. Die Systeme sind auf Vibrations- und Stoßfestigkeit getestet und verfügen über ein EMV-festes Design, so dass sie auch in unmittelbarer Nähe von großen elektrisch betriebenen Industrieanlagen eingesetzt werden können. Die Systeme sind konsequent auf 24/7/365-Dauerbetrieb ausgelegt und können mit 230 V(AC) betrieben werden. Das Netzteil erfüllt dabei die 80 Plus Energieeffizienzstufe ‚Titanium‘.

Warum AMD EPYC?

Der Siemens Industrie-Server mit ‚AMD EPYC Embedded‘-Serverprozessoren wurde für hyperkonvergente Infrastrukturen entwickelt und bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten: Als Basis für Telekommunikations-Dienste, Datacenter und private IoT-Cloud.

© Siemens

Bei der Auswahl der Prozessoren hat sich Siemens für die ‚AMD EPYC 9004‘- Familie entschieden. Diese basiert auf AMDs effizienter Zen4 Technologie und ist für Server- und Storage-Anwendungen optimiert. Wegen der hohen Sicherheitsanforderungen beim Edge- und Servereinsatz verfügt sie über eigenständige Sicherheitsprozessoren und ein hardwarebasiertes TPM (Tamper-Proof-Module) für einen sicheren Root-of-Trust. Die Embedded Prozessoren zeichnen sich zusätzlich durch Langzeit-Verfügbarkeit und erweiterte Temperaturbereiche aus.

Ein weiteres Merkmal der EPYC-Prozessoren ist die Realisierung in AMDs einzigartiger Chiplet-Technologie. Diese bringt sowohl technisch wie auch kommerziell entscheidende Vorteile mit sich: Chiplets – einzelne Chips beziehungsweise Dies innerhalb eines einzigen Gehäuses – bieten die Möglichkeit, sie auf engstem Raum beliebig an- und übereinander stapeln zu können. So werden gegenüber einem Ansatz mit einem einzigen monolithischen Chip innerhalb eines Gehäuses (mit seiner beschränkten Anzahl an externen Anschlüssen) deutlich höhere Packungs- und Verdrahtungsdichten erreicht. Zudem lassen sich je nach Bedarf auch Chips beziehungsweise Chiplets unterschiedlicher Technologien und Funktionen in einem Gehäuse kombinieren.

Dieses hybride Multichip-SoC-Konzept ermöglichte unter anderem die ersten x86-Serverprozessoren in 7-nm-Technologie mit deutlich höherer Energieeffizienz sowie effizienterem Speicherzugriff (NUMA – Non-uniform Memory Access). Außerdem ermöglichen es derzeit nur Chiplets, wirklich komplette Systeme in ein einziges Gehäuse zu integrieren. Die Notwendigkeit für externe Chipsätze oder zusätzliche I/O Chips (Bridges) entfällt, was weitere Platz- und Kostenvorteile bringt.

Zusätzliche Leistungsvorteile bringt die interne Infinity Fabric Architektur: Sie ermöglicht hohe Speicherbandbreiten und beschleunigte E/A-Performance, was für Server- und Storage-Anwendungen nötig ist. Entscheidend für Siemens bei der Prozessorauswahl für die EPYC 9004 Familie waren letztendlich die höhere Leistungsdichte beziehungsweise maximale Anzahl an Rechenkernen (bis zu 96 Kerne/192 Threads), wie auch die höhere Energieeffizienz der Zen4- Architektur in 5 nm-Prozesstechnologie gegenüber dem Mitbewerb. Die zwölf DDR5-Speicherkanäle, die RAM mit 4800 MHz unterstützen, sorgen für eine theoretische Speicherbandbreite von bis zu 480 GB/s. Die Prozessor-seitig bis zu 160 unterstützten PCI Gen5-Lanes ermöglichen bei einer Zwei-Prozessor-Konfiguration zusammen mit der internen Infinity-Fabric-Vernetzung zwischen den einzelnen Dies einen hohen E/A-Durchsatz, der doppelt so hoch ist wie der der Vorgängergeneration.

Zur Senkung der Energiekosten, die inzwischen den größten Kostenfaktor beim Betrieb eines Rechenzentrums darstellen, setzen weltweit immer mehr Rechenzentren auf Systeme mit Prozessoren von AMD.