La 11ª generación de Intel® convierte los extras anteriores en estándar

La digitalización de la industria se traduce en una demanda cada vez mayor de potencia de procesamiento, razón por la cual Kontron equipa sus ordenadores monoplaca y módulos COM, así como sus PC industriales, con procesadores Intel® Core™-i de 11ª generación. De esta forma, el proveedor líder de tecnología IIoT/Embedded Computer combina datos de rendimiento antes no disponibles con funcionalidades adicionales muy demandadas, especialmente en aplicaciones industriales.

Desde que la implantación del Internet Industrial de las Cosas (IIoT) y la Industria 4.0 ha cogido velocidad, las placas o módulos procesadores deben ser capaces de manejar y procesar cantidades de datos que crecen exponencialmente. La necesidad de potencia de cálculo, así como de ancho de banda de transmisión y almacenamiento, están aumentando rápidamente. Esto también se debe a las tareas de procesamiento de imágenes cada vez más exigentes y a las aplicaciones de Inteligencia Artificial (IA).

Kontron, como fabricante líder de productos innovadores y escalables para Sistemas Embebidos/IIoT, desarrolla continuamente sus productos sobre la base de la última tecnología de semiconductores. Trabajar en estrecha colaboración con fabricantes de procesadores como Intel® permite al fabricante premium alemán integrar estas tecnologías en ordenadores monoplaca (SBC), módulos COM y PC industriales en una fase muy temprana. De este modo, los productos listos para usar están disponibles poco después de que el silicio esté disponible, incluso en versiones de grado industrial.

Imagen 1:  Gracias al procesador Intel® Core™-i de 11ª generación con hasta 8 núcleos de procesamiento, el módulo COM Express® COMe-bTL6 es especialmente adecuado para aplicaciones de gama alta con gran ancho de banda. Cuenta con el soporte de los gráficos Intel® Iris® Xe e Intel® Deep Learning Boost para un mayor rendimiento de IA y funcionalidad TSN integrada.

Salto evolutivo en la arquitectura del procesador

Los productos basados en el procesador Intel® Core™-i de 11ª generación ya están totalmente disponibles. Por clasificación: Como procesador de gama media, la serie Intel® Xeon™, junto con los procesadores de gama baja como la serie Intel® Atom® y los procesadores para servidores, constituyen un foco importante de la cartera del proveedor estadounidense. Disponen de una amplia gama de escalabilidad y están sujetos a un mayor desarrollo, que en algunos casos también se produce en saltos tecnológicos.

Uno de esos saltos es la transición a la llamada microarquitectura "Tiger Lake", anunciada a finales de 2020. Esto implica un nuevo proceso de fabricación, que da lugar a una anchura de estructura de 10 nm en lugar de los 14 nm anteriores. Como resultado, estos procesadores son claramente superiores a sus predecesores tanto en términos de frecuencias posibles (hasta 4,8 GHz) como de eficiencia energética.

Dos niveles de rendimiento

Los procesadores Intel® están disponibles en una amplia gama de variantes. Al igual que algunos de sus predecesores, las letras U y H indican los tipos principales. Tiger Lake U es una solución de un solo chip, mientras que Tiger Lake H tiene dos chips separados en un solo envolvente. El chip PCH separado proporciona 30 canales de E/S de alta velocidad programables como hub, además de los 20 canales PCIe 4.0. Tiger Lake H ofrece así varias interfaces rápidas SSD y USB, así como 2,5 GbE (en lugar del anterior 1 GbE) y WiFi 6E Gigabit WLAN.

A diferencia de las arquitecturas anteriores, el TDP (Thermal Design Power - Potencia Térmica de Diseño), en el que se basan la refrigeración y la potencia, es ajustable dentro de ciertos márgenes. Es de 15 - 25 W para los procesadores Tiger Lake U y de 25 - 45 W para los más potentes Tiger Lake H. En su presentación, Intel® se refirió a ellos como los procesadores para portátiles más rápidos del mundo.

Imagen 2: El 3,5"-SBC-TGL se basa en procesadores Intel® Core™-i de 11ª generación de la serie U y Celeron® serie 6000 y está equipado adicionalmente con una unidad gráfica Intel® Iris® Xe de la próxima generación. Al igual que los módulos COM Express®, también está disponible en el rango de temperatura de grado industrial desde -40 °C a +85 °C.

Capacidad en tiempo real de serie

"La pura potencia de procesamiento de datos y el ancho de banda de transmisión en las líneas de red no son los únicos criterios para la idoneidad del hardware informático en las aplicaciones industriales", afirma Peter Müller, Vicepresidente del Centro de Productos de Placas y Módulos de Kontron.

La ingeniería mecánica en particular implica a menudo la sincronización de procesos rápidos interconectados e interdependientes. La transmisión de datos debe realizarse sin demasiada latencia, es decir, en tiempo real. Es igualmente importante que la llegada de los datos transmitidos sea siempre predecible, es decir, determinista. La 11ª generación ofrece de serie Intel® Time Coordinated Computing (Intel® TCC) y Time Sensitive Networking (TSN). Al añadir capacidad de tiempo real a Ethernet, estas mejoras permiten fusionar redes anteriormente separadas para TI y OT sin coste adicional.

Imagen 3: Con TSN integrado y funcionalidad Intel® TCC, los ordenadores industriales de gama alta KBox C-104-TGL en formato Box PC con procesadores Intel® Core™-i de 11ª generación mejoran el determinismo en aplicaciones en tiempo real para la Industria 4.0.

Apto para uso industrial con toda seguridad

La seguridad funcional o industrial es muy importante en las aplicaciones industriales, especialmente en ingeniería mecánica y de instalaciones. Los circuitos o sistemas de control relacionados con la seguridad sirven para proteger a las personas de lesiones y a las máquinas de daños. En caso de violación de la protección, éstos reaccionan abriendo una tapa, por ejemplo, o poniendo la máquina en un modo de funcionamiento seguro, como la parada de emergencia. Las máquinas cada vez más complejas requieren precauciones de seguridad cada vez más complejas y reacciones seguras diferenciadas.

Los procesadores Intel® actuales son especialmente adecuados para construir controladores programables orientados a la seguridad, lo que significa que no sólo se puede reservar un núcleo de procesador dedicado para aplicaciones orientadas a la seguridad. El paquete Intel® Functional Safety Essential Design Package (Intel® FSEDP) proporciona a los clientes la documentación técnica para el desarrollo y la certificación de plataformas críticas para la seguridad de acuerdo con las normas de seguridad funcional.

Amplia escalabilidad con COM Express

Con los procesadores Intel® de 11ª generación, PCIe 3.0 y un controlador Ethernet habilitado para TSN, el módulo COM Express® de Kontron en el factor de forma Compact entra en una nueva clase de rendimiento sin aumentar excesivamente el consumo de energía. Para ello, está equipado con un procesador Tiger Lake U de un solo chip con dos o cuatro núcleos informáticos. Estas CPU ya disponen de un conjunto de instrucciones para las redes neuronales vectorizadas de IA.

En el factor de forma Basic de los módulos COM Express® de Kontron, estos procesadores con hasta 8 núcleos de cálculo garantizan la idoneidad en aplicaciones de gama alta con gran ancho de banda. Se trata de las soluciones Tiger Lake H de dos chips, respaldadas por los gráficos Intel® Iris® Xe e Intel® Deep Learning Boost para mejorar el rendimiento de la IA y las funciones TSN y TCC integradas.

Imagen 4: El PC industrial KBox A-151-TGL con procesadores Intel® Core™-i de 11ª generación proporciona una amplia potencia informática incluso para aplicaciones exigentes de IoT edge o AI y puede mejorarse con conectividad 4G/5G o incluso WiFi 6.

Rendimiento Tiger en 3,5

El 3,5"-SBC-TGL es un ordenador monoplaca de 3,5″ basado en los procesadores Intel® Core™-i Serie U de 11ª generación y Celeron® Serie 6000. La designación en Kontron es Tiger Lake UP3. Como característica adicional, está equipado con una unidad gráfica Intel® Iris® Xe de última generación. El rendimiento resultante del procesador, los gráficos y la IA lo hacen ideal para aplicaciones de procesamiento intensivo como IA o Deep Learning.

Debido a su excelente idoneidad para aplicaciones de visión por ordenador y cálculo determinista de baja latencia, es muy adecuada para aplicaciones industriales. Además, la placa admite streaming de vídeo 8K a 60 fotogramas por segundo (fps). Mediante la interfaz B2B, se pueden controlar simultáneamente cuatro pantallas independientes a través de DP con una resolución de 4K a 60 fps. El TDP se puede configurar en la BIOS. Esto permite crear sistemas que pueden ajustarse a los perfiles de uso individuales de los clientes en términos de requisitos de refrigeración.

Tanto los módulos COM Express® como el 3,5"-SBC-TGL están disponibles en variantes con el rango de temperatura ampliado desde -40 °C a +85 °C aptas para uso industrial.

Tiger Lake en Box PC

Kontron también integra estos procesadores exclusivamente en la versión Tiger Lake H de dos chips más potente en la nueva generación de sus ordenadores industriales de gama alta en formato Box PC. Equipados con CPU Intel® Core™ i3, i5 e i7 con hasta ocho núcleos de procesamiento, los miembros de la familia KBox C-104-TGL con TSN integrado y funcionalidad Intel® TCC son especialmente adecuados para exigentes cargas de trabajo edge y aplicaciones de gama alta con gran ancho de banda.

Kontron ha desarrollado el PC industrial KBox A-151-TGL basado en los mismos procesadores para aplicaciones IoT edge e IA especialmente intensivas en datos. Cuenta con una ranura de expansión en la parte frontal (I/O Door), que se puede utilizar para añadir funcionalidades adicionales como buses de campo, interfaces como gráficos, E/S serie o digitales e interfaces Ethernet. Opcionalmente, el sistema también se puede ampliar con conectividad 4G/5G o WiFi 6.

Para todos los escenarios de aplicación

La familia KBox C-104-TGL está diseñada para su uso en armarios de control en entornos de automatización. El sistema, que no requiere mantenimiento, permite un funcionamiento sin ventilación forzada hasta +65 °C. Además de la versión estándar, el KBox A-151-TGL con refrigeración pasiva está disponible en un rango de temperatura ampliado entre -40 °C y +65 °C para su uso en entornos adversos. Puede integrarse fácilmente en entornos industriales mediante montaje en carril DIN o en pared.

Las unidades también están disponibles opcionalmente con un chip acelerador de IA Hailo-8™ integrado adicionalmente para tareas de IA exigentes. El chip es muy eficiente energéticamente con 3 TOPS/vatio y extremadamente rápido gracias a su memoria integrada, alcanzando un rendimiento de inferencia de 26 TOPS (Tera Operations per Second).

Garantizar una mayor disponibilidad en el futuro

Para los usuarios industriales, la disponibilidad a largo plazo del hardware es tan importante como las características de idoneidad técnica. Esto lo garantizan tanto Intel® como fabricante de procesadores como Kontron. "Podemos garantizar la disponibilidad de productos funcionalmente equivalentes con datos de rendimiento correspondientemente crecientes durante periodos de tiempo muy largos", explica Peter Müller. "Así, nuestros clientes pueden confiar en nosotros a largo plazo".

Peter Müller, Vicepresidente del Centro de Productos de Placas y Módulos, Kontron, afirma:  "Cuando se trata de la idoneidad del hardware informático en aplicaciones industriales, el rendimiento puro del procesamiento de datos y el ancho de banda de transmisión en las líneas de red no son los únicos criterios."

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