COM-HPC คืออะไร และแตกต่างกับ COM Express อย่างไร

COM-HPC (Computer-On-Module High Performance Compute) เป็นมาตรฐานฟอร์มแฟคเตอร์สำหรับโมดูลคอมพิวเตอร์ที่เน้นประสิทธิภาพสูงและการเชื่อมต่ออินพุต/เอาต์พุต (I/O) ในระดับที่มากขึ้น โมดูล COM-HPC ได้รับการออกแบบเพื่อตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูง เช่น การประมวลผลปัญญาประดิษฐ์ (AI) การวิเคราะห์ข้อมูลในขอบเครือข่าย (Edge Computing) และโครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย 5G

คุณสมบัติเด่นของ COM-HPC :

• I/O และประสิทธิภาพสูงสุด
  • รองรับ PCI Express (PCIe) สูงสุดถึง Gen 5.0 (ความเร็ว 32 Gbit/s ต่อเลน)
  • USB Gen 4 และ Digital Display Interface (DDI) เช่น HDMI หรือ DisplayPort
  • Ethernet ความเร็วสูงสุด 25 Gbit/s ต่อเลน และรองรับการเชื่อมต่อหลายช่อง
• การออกแบบแบบ Mezzanine โมดูล COM-HPC จะถูกติดตั้งบนบอร์ดฐาน (Carrier Board) ซึ่งสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการของแอปพลิเคชัน และสามารถอัปเกรดโมดูลให้รองรับมาตรฐานใหม่ในอนาคตโดยยังคงความเข้ากันได้ย้อนหลัง
• การใช้งานที่หลากหลาย เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันในอุตสาหกรรมที่ต้องการความเสถียรและความน่าเชื่อถือสูง เช่น การแพทย์, การทหาร/อากาศยาน, การขนส่ง, IoT, และการประมวลผลแบบฝังตัวทั่วไป รวมถึงการขยายขนาดไปสู่แอปพลิเคชันที่ต้องการ RAM สูงและมีความต้องการด้านประสิทธิภาพสูง เช่น เซิร์ฟเวอร์หรือเซิร์ฟเวอร์ที่ปลายขอบเครือข่าย (edge server)

ประวัติการพัฒนา :

• 23 ตุลาคม 2018: เริ่มต้นพัฒนาโดยกลุ่มงาน PICMG
• 19 กุมภาพันธ์ 2021: เปิดตัวมาตรฐาน COM-HPC Rev. 1.00
• 21 มกราคม 2022: Rev. 1.10 เพิ่มการรองรับ HD Audio และปรับปรุงฟังก์ชันด้านความปลอดภัย
• 3 ตุลาคม 2023: Rev. 1.20 เพิ่มขนาด Mini
• 25 มิถุนายน 2024: เริ่มงาน Rev. 1.30 โดยเน้น PCIe Gen 6, Modern Standby S0ix และ CXL

ประเภทของ COM-HPC แบ่งออกเป็น 3 ประเภท:

• Client Pinout – เน้นการใช้งานทั่วไป เช่น IoT และการประมวลผลข้อมูล
• Server Pinout – รองรับเซิร์ฟเวอร์ขอบที่ต้องการ I/O และ RAM ในระดับสูง
• Mini Pinout – ฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็ก รองรับการประมวลผลในพื้นที่จำกัด

ขนาดโมดูล COM-HPC กำหนดขนาดมาตรฐานไว้ 6 ขนาด:

• Mini: 95 × 70 มม. (เล็กที่สุด)
• A: 95 × 120 มม.
• B: 120 × 120 มม.
• C: 160 × 120 มม.
• D: 160 × 160 มม.
• E: 200 × 160 มม. (ใหญ่ที่สุด รองรับ DRAM เต็มขนาด)

ความแตกต่างหลักระหว่าง COM-HPC และ COM Express

มาตรฐาน COM-HPC พัฒนาขึ้นมาเพื่อแก้ไขข้อจำกัดของ COM Express ซึ่งเป็นมาตรฐาน COM รุ่นก่อนหน้า โดย COM-HPC มีประสิทธิภาพและความสามารถในการรับส่งข้อมูลที่สูงขึ้นอย่างมาก พร้อมทั้งรองรับการเชื่อมต่อเครือข่ายที่เร็วขึ้น

1. จำนวนพินและเลน PCIe:
   • COM Express: รองรับการเชื่อมต่อ 440 พิน และเลน PCIe สูงสุด 32 เลน (Type 7) โดยรองรับ PCIe Gen 3.0 (8 Gbit/s ต่อเลน)
   • COM-HPC: เพิ่มจำนวนพินเป็น 800 พิน และรองรับเลน PCIe ได้ถึง 64 เลน โดยรองรับ PCIe Gen 5.0 ที่มีความเร็วสูงถึง 32 Gbit/s ต่อเลน
2. ความสามารถด้านเครือข่าย:
   • COM Express Type 7: รองรับอีเทอร์เน็ต 10 Gbit/s ต่อพอร์ต
   • COM-HPC: รองรับอีเทอร์เน็ต 25 Gbit/s และสามารถเชื่อมต่อเครือข่ายได้สูงสุด 8 พอร์ต ส่งผลให้มีแบนด์วิดท์รวมถึง 100 Gbit/s และในบางกรณีอาจเพิ่มได้ถึง 200 Gbit/s สำหรับการใช้งานในระดับเซิร์ฟเวอร์ขอบ (Edge Server)
3. ประสิทธิภาพการส่งผ่านข้อมูล
   • COM Express: เหมาะสำหรับระบบฝังตัวทั่วไปที่ต้องการประสิทธิภาพระดับกลาง
   • COM-HPC: รองรับการใช้งานที่ต้องการปริมาณงานสูง เช่น ปัญญาประดิษฐ์ (AI), การประมวลผลเชิงลึก (Deep Learning), และระบบเครือข่าย 5G
4. การออกแบบบอร์ด Carrier:
   • COM Express: ใช้วัสดุ PCB มาตรฐาน FR-4 ซึ่งเหมาะกับ PCIe Gen 3.0
   • COM-HPC: ต้องใช้วัสดุที่มีการสูญเสียการส่งผ่านต่ำ เช่น ลามิเนต Megtron-4 เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ความเร็วสูงขึ้น (PCIe Gen 4.0 และ 5.0)
5. การออกแบบการระบายความร้อน
   • โมดูล COM-HPC ต้องการการระบายความร้อนที่ดีขึ้น เนื่องจากมีโปรเซสเซอร์ที่อาจใช้งานพลังงานเกิน 100W โดยที่ขนาดของระบบยังคงกะทัดรัด
6. ฟอร์มแฟคเตอร์ (Form Factor)
   • COM Express: มีฟอร์มแฟคเตอร์ Type 6 (สำหรับงานฝังตัว) และ Type 7 (สำหรับเซิร์ฟเวอร์)
   • COM-HPC: แบ่งเป็นสองประเภทหลักคือ
     • COM-HPC Server: สำหรับงานระดับเซิร์ฟเวอร์ รองรับ DIMM สูงสุด 8 ซ็อกเก็ต (200 x 160 มม.) หรือ 4 ซ็อกเก็ต (160 x 160 มม.)
     • COM-HPC Client: สำหรับงานฝังตัวที่ต้องการอินเทอร์เฟซวิดีโอ เช่น DDI, eDP/MIPI-DSI รองรับการแสดงผลอิสระได้ถึง 4 จอ
7. การนำไปใช้ในอุตสาหกรรม:
   • COM Express: ใช้ในระบบฝังตัวทั่วไปและงานเซิร์ฟเวอร์ระดับเริ่มต้น
   • COM-HPC: เหมาะสำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง เช่น AI, 5G, การประมวลผล Edge Cloud, การแพทย์, การถ่ายภาพ 3 มิติ, และระบบ IoT อุตสาหกรรม

COM-HPC เป็นมาตรฐานที่ถูกพัฒนามาเพื่อตอบโจทย์แอปพลิเคชันที่ต้องการความเร็วและประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะในยุคที่ปัญญาประดิษฐ์ (AI) และ IoT มีบทบาทสำคัญ โมดูลเหล่านี้สามารถรองรับการประมวลผลที่ซับซ้อน การส่งข้อมูลความเร็วสูง และการอัปเกรดในอนาคตได้อย่างยืดหยุ่น ซึ่งเป็นก้าวสำคัญในโลกของการออกแบบระบบฝังตัวและเซิร์ฟเวอร์ขอบ (Edge Server)

Suthinee Kerdkaew

บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT