威剛工控完整布局PCIe Gen4 全面提升邊緣運算效能

威剛工控產品研發處處長陳宗亨指出，PCIe Gen4可滿足邊緣運算設備的高效能需求，威剛除推出對應解決方案，也針對垂直應用場域提供客製化韌體設計服務。DIGITIMES攝

物聯網時代來臨，透過連網功能擷取邊緣設備的數據，成為提升系統效能的必要策略。不過當邊緣設備增加到一定程度後，將影響系統的運作效率與成本，對此困境，威剛工控產品研發處處長陳宗亨指出，打造邊緣運算架構並搭配PCIe Gen4傳輸標準，強化邊緣設備效能，將是最佳解方。

連網逐漸成為邊緣設備的重要功能，根據IDC研究報告指出，2025年全球物聯網邊緣裝置的數量將超過140億，這些遍佈在各場域的裝置將使得資料量暴增至175 ZB。陳宗亨表示，如此巨量的資料若都傳輸至後端集中運算，不僅對後端平台的運算帶來嚴峻挑戰，網路頻寬也難以負擔；要解決此問題，就是導入「邊緣運算」。

與傳統物聯網的集中式架構不同，邊緣運算屬於「分散運算」的概念。這種運算方式是讓邊緣設備或節點具有足夠的運算能力：邊緣端會先行處理收集到的數據並將之分流，若用戶有高即時性的需求，可搭配預先設定的AI演算法，讓系統可以快速反應當下狀態。例如產線品檢的瑕疵品剔除，或車載系統的人車物閃避。即時性需求較低但有價值者，則會傳送至後端平台儲存累積成大數據，作為長期分析之用。

邊緣運算已成市場趨勢 PCIe Gen4強化物聯網效能

透過這種數據分工的模式，邊緣運算將可為智慧化系統帶來三大效益。首先是系統的連接性與可靠性都可提升，不會因為海量數據的傳輸與集中處理，導致連線不穩定，也影響到系統的可靠性。其次是系統的即時性與安全性更佳，邊緣設備可即時處理在地數據，不須像過去系統需要等待數據來回。此做法不僅降低延遲性，也可減少資料在傳輸過程中被駭客攔截的機率。第三則是節省IT的建置與運作成本，由於邊緣設備與節點先行處理第一線數據，因此傳送出去的數據都已轉化成有價值的資訊，上層雲端平台的運算能力與系統網路頻寬負擔可因此舒緩，這種運算與傳輸分散配置的模式將可有效降低整體成本。

要達到上述效益，必須讓邊緣設備與節點具有一定程度的運算效能；而近兩年受到業界重視的PCIe Gen4，就是強化物聯網效能的關鍵技術。PCIe (PCI Express)是電子設備的重要匯流排標準，2001年第一代標準甫問世就廣獲各界採用，之後PCIe Gen2、PCIe Gen3每一代的效能均有大幅提升，PCIe Gen4也承襲既有做法，其16GT/s頻寬是PCIe Gen3的兩倍，如果再搭配RAID 0架構，統將可執行15GB/s的讀寫速度，因此被視為大數據邊緣運算必備的儲存技術。

除了大頻寬之外，PCIe Gen4的另一個特點是「低延遲」，此優勢來自NVMe1.4。此一新通訊協定可支援新功能I/O Determinism，將SSD的物理空間劃分為多個NVM劃分成多個獨立的NVM Set，同一個NVM Set 可以包含一個或者多個NS(Namespace；命名空間)，當應用程式或虛擬機器存取特定NS，就可有效管理資料讀寫時的分工機制，提升應用程式的頻寬服務品質(Quality of Service；QoS)。

藉由PCIe Gen4強化效能的邊緣運算架構，適用於零售、工廠、醫療、交通、採礦、智慧城市等有大量邊緣設備，且對即時性有高度要求的場域。在零售業中，邊緣運算系統可提升庫存管理效能，針對客戶需求制定即時行銷策略，或是設計非接觸式的結帳系統，優化顧客購物體驗。製造場域則可滿足工業4.0需求，完整掌握產線與廠務設備的運作狀態，並透過數據分析讓產能最大化。在城市管理部分，邊緣運算架構可用於交通、能源、建築、治安…等多種場域，藉此優化城市治理效能。

威剛工業級PCIe Gen4解決方案 客製服務滿足垂直應用需求

上述場域的PCIe Gen4需求已逐漸浮現，威剛也推出兩款工業級PCIe Gen4x4 SSD – IM2P41B8是專為滿足高效能需求的解決方案，重點規格包括已接近PCIe Gen4標準極致的8通道、高達7200/6500 MB/s的讀寫速度與1000K IOPS。IM2P42B8則鎖定在初階應用，具備4通道、5100/4700 MB/s讀寫速度與900k IOPS的規格。目前IM2P41B8已上市，IM2P42B8也進入送樣階段。

此外，這兩款PCIe Gen4x4 SSD也承襲了威剛工業級產品一向具備的耐用性、安全性、可靠性與強固性等四大特色。在耐用度與性能方面都已提升至SLC等級，安全防護設計則有AES/TCG OPAL的數據加密與讀寫保護，可靠性部分則可藉由溫控調頻(Thermal Throttling)技術來調節SSD工作溫度，維持穩定運作。至於強固性，威剛提供抗硫化防護與三防膠(Conformal Coating)等技術，可避免儲存元件因環境侵蝕，影響設備效能。

陳宗亨強調，威剛作為全球記憶體與SSD市佔第二的模組廠，除了標準品外，也針對非消費性的垂直應用領域打造特定規格，並且提供客製化韌體設計的服務。他指出，工控、博弈、零售、健康照護、城市…等場域的需求均不同，系統的儲存元件韌體也必須貼合這些差異化需求，才能讓系統的功能最適化。除了客製化設計外，威剛也針對市場趨勢優化軟體，例如讓管理者從遠端掌控邊緣設備的健康狀態，並快速進行除錯或版本更新。

威剛的工業級儲存解決方案已獲得業界廣泛認可，在2021年邊緣運算的伺服器需求大增後，已有多間伺服器廠商尋求合作，目前DDR4 16G/32G VLP R-DIMM、M.2 2280固態硬碟(128GB)及2.5吋固態硬碟(1TB)等產品已被導入至邊緣運算的物聯網系統，並有多起成功應用案例。在半導體與通訊整合領域中，有一具指標性的全球領導廠商，已將威剛工業級DDR4 VLP R-DIMM、IM2P33F8 M.2 2280固態硬碟導入其1U邊緣運算伺服器中；藉由「高頻傳輸、低延遲」的優勢，強化伺服器的性能和穩定性，ECC糾錯技術則可保障資料傳輸的精準完整。

邊緣運算已成為多數垂直場域建構物聯網的重要架構，在此架構中，PCIe Gen4將扮演提升邊緣設備效能的關鍵角色，威剛工業級解決方案不僅可滿足市場效能需求，更針對垂直應用提供多種客製化服務，協助客戶打造效能優異、穩定耐用的系統，掌握已然來到的智慧化商機。