威刚工控完整布局PCIe Gen4 全面提升边缘运算效能

威刚工控产品研发处处长陈宗亨指出，PCIe Gen4可满足边缘运算设备的高效能需求，威刚除推出对应解决方案，也针对垂直应用场域提供定制化韧体设计服务。DIGITIMES摄

物联网时代来临，透过联网功能撷取边缘设备的数据，成为提升系统效能的必要策略。不过当边缘设备增加到一定程度后，将影响系统的运作效率与成本，对此困境，威刚工控产品研发处处长陈宗亨指出，打造边缘运算架构并搭配PCIe Gen4传输标准，强化边缘设备效能，将是最佳解方。

联网逐渐成为边缘设备的重要功能，根据IDC研究报告指出，2025年全球物联网边缘装置的数量将超过140亿，这些遍布在各场域的装置将使得数据量暴增至175 ZB。陈宗亨表示，如此巨量的数据若都传输至后端集中运算，不仅对后端平台的运算带来严峻挑战，网络带宽也难以负担；要解决此问题，就是导入「边缘运算」。

与传统物联网的集中式架构不同，边缘运算属于「分散运算」的概念。这种运算方式是让边缘设备或节点具有足够的运算能力：边缘端会先行处理收集到的数据并将之分流，若用户有高实时性的需求，可搭配预先设定的AI演算法，让系统可以快速反应当下状态。例如产线品检的瑕疵品剔除，或车载系统的人车物闪避。实时性需求较低但有价值者，则会传送至后端平台存储累积成大数据，作为长期分析之用。

边缘运算已成市场趋势 PCIe Gen4强化物联网效能

透过这种数据分工的模式，边缘运算将可为智能化系统带来三大效益。首先是系统的连接性与可靠性都可提升，不会因为海量数据的传输与集中处理，导致连线不稳定，也影响到系统的可靠性。其次是系统的实时性与安全性更佳，边缘设备可实时处理在地数据，不须像过去系统需要等待数据来回。此做法不仅降低延迟性，也可减少数据在传输过程中被黑客拦截的机率。第三则是节省IT的建置与运作成本，由于边缘设备与节点先行处理第一线数据，因此传送出去的数据都已转化成有价值的信息，上层云端平台的运算能力与系统网络带宽负担可因此舒缓，这种运算与传输分散配置的模式将可有效降低整体成本。

要达到上述效益，必须让边缘设备与节点具有一定程度的运算效能；而近两年受到业界重视的PCIe Gen4，就是强化物联网效能的关键技术。PCIe (PCI Express)是电子设备的重要汇流排标准，2001年第一代标准甫问世就广获各界采用，之后PCIe Gen2、PCIe Gen3每一代的效能均有大幅提升，PCIe Gen4也承袭既有做法，其16GT/s带宽是PCIe Gen3的两倍，如果再搭配RAID 0架构，统将可执行15GB/s的读写速度，因此被视为大数据边缘运算必备的存储技术。

除了大带宽之外，PCIe Gen4的另一个特点是「低延迟」，此优势来自NVMe1.4。此一新通讯协定可支持新功能I/O Determinism，将SSD的物理空间划分为多个NVM划分成多个独立的NVM Set，同一个NVM Set 可以包含一个或者多个NS(Namespace；命名空间)，当应用程序或虚拟机器存取特定NS，就可有效管理数据读写时的分工机制，提升应用程序的带宽服务品质(Quality of Service；QoS)。

藉由PCIe Gen4强化效能的边缘运算架构，适用于零售、工厂、医疗、交通、采矿、智能城市等有大量边缘设备，且对实时性有高度要求的场域。在零售业中，边缘运算系统可提升库存管理效能，针对客户需求制定实时行销策略，或是设计非接触式的结帐系统，优化顾客购物体验。制造场域则可满足工业4.0需求，完整掌握产线与厂务设备的运作状态，并透过数据分析让产能最大化。在城市管理部分，边缘运算架构可用于交通、能源、建筑、治安…等多种场域，借此优化城市治理效能。

威刚工业级PCIe Gen4解决方案 定制服务满足垂直应用需求

上述场域的PCIe Gen4需求已逐渐浮现，威刚也推出两款工业级PCIe Gen4x4 SSD – IM2P41B8是专为满足高效能需求的解决方案，重点规格包括已接近PCIe Gen4标准极致的8通道、高达7200/6500 MB/s的读写速度与1000K IOPS。IM2P42B8则锁定在初阶应用，具备4通道、5100/4700 MB/s读写速度与900k IOPS的规格。目前IM2P41B8已上市，IM2P42B8也进入送样阶段。

此外，这两款PCIe Gen4x4 SSD也承袭了威刚工业级产品一向具备的耐用性、安全性、可靠性与强固性等四大特色。在耐用度与性能方面都已提升至SLC等级，安全防护设计则有AES/TCG OPAL的数据加密与读写保护，可靠性部分则可藉由温控调频(Thermal Throttling)技术来调节SSD工作温度，维持稳定运作。至于强固性，威刚提供抗硫化防护与三防胶(Conformal Coating)等技术，可避免存储元件因环境侵蚀，影响设备效能。

陈宗亨强调，威刚作为全球存储器与SSD市占第二的模块厂，除了标准品外，也针对非消费性的垂直应用领域打造特定规格，并且提供定制化韧体设计的服务。他指出，工控、博弈、零售、健康照护、城市…等场域的需求均不同，系统的存储元件韧体也必须贴合这些差异化需求，才能让系统的功能最适化。除了定制化设计外，威刚也针对市场趋势优化软件，例如让管理者从线上掌控边缘设备的健康状态，并快速进行除错或版本更新。

威刚的工业级存储解决方案已获得业界广泛认可，在2021年边缘运算的服务器需求大增后，已有多间服务器厂商寻求合作，目前DDR4 16G/32G VLP R-DIMM、M.2 2280固态硬盘(128GB)及2.5寸固态硬盘(1TB)等产品已被导入至边缘运算的物联网系统，并有多起成功应用案例。在半导体与通讯整合领域中，有一具指标性的全球领导厂商，已将威刚工业级DDR4 VLP R-DIMM、IM2P33F8 M.2 2280固态硬盘导入其1U边缘运算服务器中；藉由「高频传输、低延迟」的优势，强化服务器的性能和稳定性，ECC纠错技术则可保障数据传输的精准完整。

边缘运算已成为多数垂直场域建构物联网的重要架构，在此架构中，PCIe Gen4将扮演提升边缘设备效能的关键角色，威刚工业级解决方案不仅可满足市场效能需求，更针对垂直应用提供多种定制化服务，协助客户打造效能优异、稳定耐用的系统，掌握已然来到的智能化商机。