Aspeed第8代BMC登場，提供簡化設計、訊號處理功能更多元的管理模組

雲端服務、機器學習、生成式AI等一連串IT創新應用的爆發，帶動大量伺服器的建置需求，談到關鍵的硬體技術元件發展，眾人的目光大多放在CPU、記憶體、硬碟儲存、網路連接埠、I/O介面，以及日趨多元的AI加速器，然而，還有一個部分更是不可或缺的，那就是基板控制器（BMC），提供遠端登入管理的能力。

環顧市面上的伺服器產品，都整合或配備這樣的元件，像是HPE ProLiant系列內建的系統管理平臺iLO（Integrated Lights-Out），Dell PowerEdge系列內建iDRAC（Integrated Dell Remote Access Controller），聯想ThinkSystem系列內建XClarity Controller，這些都是行之有年的解決方案。除此之外，還有其他廠商可供應BMC，其中市占率最高的品牌，當屬信驊科技（Aspeed）。

在2015到2016年，信驊拿下全球BMC市占第一，並且併購Broadcom的遠端伺服器管理晶片Emulex Pilot業務，到了2019年、2020年，信驊推出第7代BMC晶片AST2600系列，採用28奈米製程的技術而成，在這之後，市面上許多新推出的伺服器紛紛搭配這款BMC晶片，例如，Supermicro的X12、H12、X13、H13世代伺服器，雲達的QuantaGrid D54、D55/S55、D44/S44、S74系列伺服器，華碩的E11、E12世代伺服器，微星的S11、S12、S13、S22、G42、G41系列伺服器，也有一些資料處理器（DPU）、智慧型網路卡（SmartNIC）搭配AST2600系列，像是過去Nvidia的 BlueField-3與AX800，以及神準SX904。

到了今年6月舉行的台北國際電腦展（Computex 2024），信驊發表第8代BMC晶片AST2700系列，導入12奈米製程，年初他們已開始提供樣品，目前與客戶密切合作中，預計2025年量產供貨。

相較於既有的AST2600系列，AST2700系列維持相同的封裝尺寸，不僅採用更先進的製程，效能也大大提升，增長幅度高達28倍。

AST2700系列晶片可設置在DC-SCM當中，信驊在今年Computex展出自家設計的模組（左圖），也陳列多家伺服器廠商採用這款BMC的DC-SCM 2.0解決方案，像是英業達Gaydon、緯穎M2110W（右圖的右側）、技嘉CDCR310。

信驊科技今年Computex發表第8代BMC晶片產品AST2700系列，可搭配去年Computex亮相的PFR晶片AST1060，以及最新推出的I/O擴展晶片AST1700，提供簡化的主板設計，以及強大的訊號處理功能。圖中是他們現場展示的主板，左邊是AST2750+AST1060的DC-SCM參考設計板，右側是搭載AST1700的I/O擴展晶片評估板。

除了持續發展BMC晶片，信驊針對雲端服務與企業IT基礎架構應用的解決方案，也陸續擴增多個產品系列，例如：負責延伸與協助分攤BMC管理的橋接晶片（BIC）：AST1030與AST1035，分別在2021年與2022年推出；提供平臺韌體防護能力的晶片（PFR IC）：AST1060，曾在去年臺北國際電腦展亮相；提供更多I/O技術擴充選項的 I/O擴展晶片：AST1700，在今年與AST2700一起發表。

針對雲端服務與企業IT基礎架構的應用需求，Aspeed開展出 BMC、BIC、PFR、I/O Expander這四大產品線，圖中最右側是今年開始主推的AST2700系列，以及AST1700；居中的AST2600系列，已普遍運用在市面上新推出的伺服器。

結合Arm處理器與RISC-V處理器

就硬體元件的組成而言，AST2700系列包含1個Cortex-A35應用型處理器（內建4顆Armv8-A架構的核心，時脈為1.6 GHz）、2個Cortex-M4嵌入式處理器（內建Armv7-M架構的核心，時脈為400 MHz），以及2個RISC-V處理器，支援DDR5 3200Mbps規格的16位元匯流排、PCIe 4.0、USB 3.2、UFS 3.1等傳輸介面。值得注意的是，信驊在這一代最新推出BMC晶片當中，已經整合南橋／平臺控制器中樞（PCH）晶片相關功能，像是：USB 3.2 over PCIe xHCI。

至於進入市場已有一段時間的AST2600系列，包含1個Cortex-A7應用型處理器（內建2顆Armv7-A架構的核心，時脈為1.2 GHz）、1個Cortex-M3嵌入式處理器（內建Armv7-M架構的核心），支援DDR4 1600Mbps規格的16位元匯流排。

新支援CAN、LTPI等兩種介面

關於更多類型存取介面的搭配使用，信驊在他們發布的新聞稿與網站的產品介紹提到，AST2700系列可支援兩個在現行BMC晶片較少見到的規格：控制區域網路（CAN Bus）的2.0B版，以及低電壓差分信號隧道協議與介面（LTPI）。

為何要支援CAN？信驊認為，CAN已廣泛用在電源供應器管理，當具備這項規格的BMC整合到伺服器的電源供應器，就能執行相關的遠端監控機制，企業可藉此提高伺服器、尤其是高功耗AI伺服器的效能，以及達成降低碳排放量的目標。

至於LTPI的支援，與開放運算計畫組織（OCP）訂定的兩個標準有關，一個是資料中心就緒安全控制模組（DC-SCM），另一個是主機處理器模組（HPM）。

AST2700的推出，最明顯的效益在於針對LTPI的存取支援，DC-SCM與HPM皆不需再為此搭配FPGA晶片，而且如果再搭配I/O擴展晶片AST1700，能夠獲得更多類型I/O訊號處理能力。

關於各種訊號從HPM傳輸至BMC所在的DC-SCM，目前的做法是在DC-SCM需配置FPGA晶片，而對於HPM而言，也要搭配FPGA晶片，因為這兩個模組需透過資料中心就緒安全控制介面（DC-SCI）傳輸訊號，但此介面只有168個針腳，AST2600系列有624個針腳，AST2700系列有676個針腳，訊號無法傳至HPM，於是採用低電壓差分訊號（LVDS），執行序列化（serialize）處理，將物件或陣列這類複雜的資料結構，轉換成連續的位元組資料、編碼成為LVDS訊號送出，然後進行傳輸，而在接收端，會將所得到的位元組資料執行反序列化（deserialize）處理，恢復原本的資料結構，把所有的I/O內容分散開來。

信驊認為，這樣的功能需求越來越重要，因為伺服器的運作有很多訊號要傳遞，像現在很夯的AI伺服器，管理者要掌握很多感測器提供的資料，例如，水冷裝置是否有漏液？整臺伺服器、電源供應器的運作溫度會不會過高？負載是否夠均衡？這些都是需要遠端控制的應用跟場景，所以在DC-SCM 2.0的架構引入LTPI的功能，把很多的訊號集合起來打包，轉換為高速的訊號，以往需要搭配另外一顆FPGA晶片去做這件事情。

在信驊現有的遠端系統管理架構中，單就DCS-HCM的部分，會有三個晶片：首先是BMC 晶片AST2600，第二是專攻平臺韌體防護（PFR）的晶片AST1060，第三是SCM的FPGA晶片負責訊號轉換；而在HPM的部分，這裡通常是放置CPU的主板，必須要把訊號接收下來，並且予以展開，因此，需要搭配1顆主要FPGA晶片來處理這些工作，而且還要搭配另一顆FPGA晶片幫忙除錯，因此，HPM為此總共要搭配兩顆FPGA晶片。

有了AST2700系列之後，現在可以將這些處理囊括進來，因為DC-SCM的部分不需要額外搭配FPGA晶片，而在主板端，也就是HPM，若是再搭配新推出的I/O擴展晶片（I/O Expander）AST1700，幫忙展開所有的I/O資料。

而且在AST2700與AST1700這兩款晶片的搭配之下，LTPI存取頻寬可達到1Gb/s。具有更大的資料傳輸能力，就能傳遞更多訊號、支援更多的I2C通道與I3C通道，這意味著信驊的BMC晶片能夠接收更多感測器的資料，提供更多應用。

AST2700系列最大賣點是針對LTPI介面的支援，能提供DC-SCM與HPM都無需搭配FPGA晶片的設計方式，可節省開發硬體元件與軟體程式碼的成本。若AST2700搭配AST1700系列使用，可提供1Gb/s的訊號處理頻寬，並且擴展更多I/O處理能力。

透過上述LTPI介面的整合處理，可簡化DC-SCM與HPM的設計，加速產品開發流程。信驊科技行銷業務處協理關超成表示，以現行的BMC模組化設計而言，關於DC-SCM的部分，AST2600系列要搭配FPGA轉換訊號，而在HPM的部分，也需搭配FPGA進行反序列化處理，因為廠商需要針對FPGA晶片開發硬體暫存器傳輸層（RTL）的程式碼，等於需要負擔額萬的軟體開發與硬體本身的成本。到了AST2700系列，由於這顆晶片本身可控制訊號的處理，搭配AST1700之後，也能透過這顆晶片協助處理訊號、不需執行軟體，進而獲得降低開發成本與持有成本的效益，更容易推動模組化設計。

對於伺服器廠商而言，他們需要設計與製造大量主機板，若能將通用功能開發為模組，只需進行一次設計、能插在不同主機板上面，即可大幅節省開發成本與時間。而且，AST1700不需要用到韌體（Firmwareless），LTPI介面能直接連上、將I/O展開，再加上BMC韌體原本就有人在開發，可藉此控制AST1700這個被動元件，由於運用既有資源就能做到，所以更容易實現快速上市的目標。

除此之外，關於有些功能的支援，FPGA目前並不普遍提供，而需要透過相對複雜的設計進行實作，例如，針對「I3C（改善內部積體電路）」的擴充，以及「MCTP over SMBUS（經由系統管理匯流排進行通訊的管理元件傳輸協定）」，因為這些處理會耗用更多查找表（LUTs）運算資源。

關超成強調，客戶仍能在HBM主板使用FPGA ，因為LTPI是OCP鼓吹大家採用的標準（DC-SCM 2.0），他們並不推行專屬規格的支援，而且希望讓客戶能有選擇，但同時，他們也相信AST1700具有成本優勢，可縮短開發時間，因此，客戶最終會接受這樣的搭配。

強化矽信任根防護，原生支援OCP訂定的Caliptra規格

關於BMC本身的資訊完整性確保，AST2600系列支援安全開機啟動的模式，並憑藉自身搭配Arm Cortex A7處理器而內建的TrustZone，提供相關的硬體驗證保護。到了最新登場的AST2700系列，信驊宣布採用OCP推動的矽信任根（SiRoT）智財技術，名為Caliptra，目的是在遵循開放標準的作業流程的前提之下，確保重要維運工作的完整性與機密性。

因應高密度伺服器大量集中管理需求，率先支援雙節點配置

由於伺服器在資料中心基礎架構扮演的角色日益吃重，單臺伺服器設備需要部署的BMC晶片可能不只1顆。例如，專攻AI推論與AI訓練用途的GPU伺服器或加速運算ASIC伺服器，每一臺設備配置的BMC晶片將會是2到4顆（主機板1顆、匯集8個GPU或加速運算ASIC的模組1顆，若再搭配DPU/IPU，並考慮這類I/O卸載卡的備援需求，又會因此增用兩顆BMC）。

另一種情況是供應雲端服務的超大型IT基礎架構業者或是大型企業，為了能夠更徹底發揮機房空間效益，對於大量伺服器的建置，會希望採用高密度的硬體組態，因此，市面上，一直都有導入雙節點或四節點架構設計的產品，因此，在相同的機架空間中，需要搭配的BMC晶片數量，也將隨著運算節點的增加而提升兩倍或四倍。

為了簡化系統複雜度、降低管理成本、強化資源配置靈活度，信驊在AST2700系列當中的AST2750，額外支援多節點運算架構，能憑藉單顆BMC晶片同時監控兩臺運算節點（Dual Host），信驊在2024台北國際電腦展現場，特別提供實機示範。

這項概念規格的發展與設計，目前是AMD與英特爾這兩家CPU廠商推動，目的是在一張主機板裝載兩顆x86處理器，可以分別執行兩個獨立的作業系統，並且能透過AST2750管理這兩個系統，為此AST2750本身提供的介面都會有兩組，例如，提供兩組ePI、兩組PCIe、兩組LTPI、兩組VGA輸出，信驊表示，這其實是用1顆BMC再加上1顆FPGA，去做到原本需要兩顆BMC的管理功能，藉此突顯這個全新的市場。

由於信驊目前尚未取得CPU廠商提供的Dual Host參考驗證，所以他們在Computex現場的設備展示，是透過兩張主機板與搭載AST2750的評估板，模擬兩個系統的遠端管理，旁邊設置一臺筆電，呈現智慧平臺管理介面（IPMI）提供的圖像化操作方式，從中可看到個別節點的作業系統運作，以及風扇轉速、溫度等硬體環境狀態。

AST2700系列當中的AST2750可額外提供多節點的管理能力，能以單顆BMC晶片監控兩臺運算節點，信驊在Computex也為此設計出一套搭配兩張主機板的設備，展示搭載這顆晶片的評估板同時管理兩臺主機的能耐。

關於OCP推動的多節點系統BMC管理架構，我們在2022年10月舉行的OCP全球高峰會，看到有場探討多主機模組化系統的演講，列出一種架構是用單顆BMC搭配兩張HPM，或許這個概念與AST2750提供的雙主機支援是相近的。