2020年,FPGA行業(yè)今非昔比,5G、AI也為這個(gè)行業(yè)帶來(lái)了難得的機(jī)會(huì)。隨著英特爾收購(gòu)Altera、AMD收購(gòu)賽靈思,Achronix成為當(dāng)前全球唯一一家在前沿工藝節(jié)點(diǎn)上提供產(chǎn)品的獨(dú)立FPGA公司。獨(dú)立的FPGA大廠就所剩無(wú)幾,FPGA這個(gè)獨(dú)立的種類是否就會(huì)徹底邊緣化呢?Achronix認(rèn)為速度、延遲和可預(yù)測(cè)性都是關(guān)鍵屬性

文︱朵啦

2020年是堪稱魔幻的一年,新冠疫情的全球大爆發(fā)改變了很多傳統(tǒng)的商業(yè)模式,也改變著生活本身;美國(guó)對(duì)華為的悍然制裁沖擊著全球電子產(chǎn)業(yè)鏈的原有架構(gòu);史無(wú)前例的金融寬松創(chuàng)造出危機(jī)后最快的反彈速度,也讓市場(chǎng)上熱錢流動(dòng);頻繁發(fā)生的超級(jí)并購(gòu),預(yù)示著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局仍有重塑可能……

2020年,FPGA行業(yè)今非昔比,5G、AI也為這個(gè)行業(yè)帶來(lái)了難得的機(jī)會(huì)。隨著英特爾收購(gòu)Altera、AMD收購(gòu)賽靈思,Achronix成為當(dāng)前全球唯一一家在前沿工藝節(jié)點(diǎn)上提供產(chǎn)品的獨(dú)立FPGA公司。獨(dú)立的FPGA大廠就所剩無(wú)幾,FPGA這個(gè)獨(dú)立的種類是否就會(huì)徹底邊緣化呢?伴隨新技術(shù)出現(xiàn),FPGA的未來(lái)在哪?探索科技(Tecusgar)誠(chéng)邀Achronix產(chǎn)品營(yíng)銷高級(jí)經(jīng)理Tom Spencer,參與探索科技就2020總結(jié)和展望為主題的采訪。

遠(yuǎn)程醫(yī)療需求激增,FPGA的又一次成長(zhǎng)機(jī)會(huì)

自2020年初以來(lái),新冠肺炎疫情迫使居家辦公和學(xué)習(xí)的人數(shù)上升。全新的模式對(duì)每個(gè)個(gè)體和公司而言都是最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。Achronix認(rèn)為,由于工作和學(xué)習(xí)環(huán)境的這種轉(zhuǎn)變,對(duì)高帶寬和高安全性遠(yuǎn)程訪問(wèn)的需求已將技術(shù)領(lǐng)域推向幾近瘋狂的發(fā)展速度,人工智能(AI)是一個(gè)關(guān)鍵的推動(dòng)者。

Tom Spencer提到,市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)表示:由于新冠肺炎疫情破壞了醫(yī)療服務(wù)的提供能力,所以在2020年和2021年,對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療的需求將會(huì)激增。該機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)稱,到2025年,美國(guó)遠(yuǎn)程醫(yī)療市場(chǎng)將增長(zhǎng)7倍,未來(lái)五年的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到驚人的38%。僅在2020年,該預(yù)測(cè)的增長(zhǎng)目標(biāo)就達(dá)到64%。2020年1月,Business Insider在一篇文章中寫道,設(shè)備制造商中興通訊與中國(guó)電信合作,推動(dòng)了中國(guó)首次通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)新冠肺炎進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。

Achronix在這些新模式中處于領(lǐng)先地位,可為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和計(jì)算提供加速解決方案,以實(shí)現(xiàn)這個(gè)全新的世界。通過(guò)為客戶提供硬件和半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)解決方案,Achronix完全有能力支持新領(lǐng)域中的應(yīng)用,諸如人工智能(AI)、機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)、邊緣計(jì)算、5G基礎(chǔ)設(shè)施、自動(dòng)駕駛車輛、許多企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型等。

對(duì)于一款帶有PCI-e Gen 5、400GbE和GDDR6的FPGA,Achronix為之提供了市場(chǎng)上最快的接口速度。Achronix突破性的片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)具有超過(guò)20Tbps的雙向帶寬,將機(jī)器學(xué)習(xí)處理器(MLP)和通用的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)引擎等所有內(nèi)部功能模塊與外部I/O互連起來(lái)。與其他FPGA廠商不同,Achrnoix更進(jìn)一步地將其技術(shù)以IP形式授權(quán),以集成到定制專用集成電路(ASIC)中。

那為什么要選擇現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(FPGA)呢?Achronix解釋到,5G和邊緣計(jì)算是支持這種新模式的關(guān)鍵技術(shù)。隨著數(shù)以億計(jì)的人居家辦公或網(wǎng)上學(xué)習(xí),網(wǎng)絡(luò)的速度和延遲對(duì)用戶體驗(yàn)有極大地影響。與大多數(shù)軟件解決方案不同,FPGA提供了一個(gè)關(guān)鍵的構(gòu)建模塊,它以線速(wire-speed)提供數(shù)據(jù)加速和應(yīng)用計(jì)算,并具有近乎無(wú)限的靈活性來(lái)適應(yīng)新的需求和不同的用例特性,優(yōu)化部署中的再次利用,從而支持新的技術(shù)浪潮。

獨(dú)立FPGA時(shí)代落幕?Achronix開(kāi)啟主演之路

FPGA是解決人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)、5G、邊緣計(jì)算、高性能計(jì)算(HPC)、數(shù)字醫(yī)療保健、汽車人工智能和其他許多需要數(shù)據(jù)加速和計(jì)算的應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。隨著半導(dǎo)體公司致力于提供一個(gè)完整的聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算和存儲(chǔ)解決方案組合,FPGA技術(shù)已被視為加速網(wǎng)絡(luò),以及從主處理單元的中央處理器(CPU)卸載計(jì)算負(fù)載的關(guān)鍵技術(shù)。

2020年充斥著各種大型收購(gòu)公告,諸如Marvell / Inphi(100億美元)、AMD / 賽靈思(Xilinx,350億美元)、英偉達(dá)(Nvidia)/ ARM(400億美元)、微軟(Microsoft)/ Metaswitch以及英偉達(dá)/ Mellanox(68億美元)等,這些都是大型并購(gòu)中的一部分。幾年前,英特爾收購(gòu)了Altera的FPGA業(yè)務(wù),并于2020年收購(gòu)了Habana的人工智能加速技術(shù)。隨著英特爾收購(gòu)Altera、AMD收購(gòu)賽靈思,考慮到這些新技術(shù)的應(yīng)用,在僅剩下的FPGA廠商中只有Achronix一家處于領(lǐng)先地位。獨(dú)立的FPGA大廠就所剩無(wú)幾,FPGA這個(gè)獨(dú)立的種類是否就會(huì)徹底邊緣化呢?

速度、延遲和可預(yù)測(cè)性都是關(guān)鍵屬性

對(duì)于上述應(yīng)用而言,Achronix認(rèn)為速度、延遲和可預(yù)測(cè)性都是關(guān)鍵屬性。

速度

隨著智能手機(jī)、智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)不斷向前發(fā)展,不斷增加的像素規(guī)模,4k(現(xiàn)在是8k)電視和視頻,以及全球多達(dá)一半的設(shè)備都在進(jìn)行數(shù)字連接,通過(guò)互連的數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)顯然需要更大的網(wǎng)絡(luò)通道�，F(xiàn)在在規(guī)模較大的云數(shù)據(jù)中心,行業(yè)已經(jīng)擁有100GbE,Achronix認(rèn)為很快將開(kāi)始看到400GbE。

延遲

互聯(lián)世界中的許多用戶要么確實(shí)想要立即獲得反饋,這種需求推動(dòng)了對(duì)邊緣計(jì)算和5G蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施的需求。將大量計(jì)算轉(zhuǎn)移到5G網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)單元(RAN)或邊緣計(jì)算服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上,可將大量計(jì)算工作和網(wǎng)絡(luò)路由轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)來(lái)源的邊緣,從而極大地減少了延遲。

可預(yù)測(cè)性

從歷史上看,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議終止于主處理單元CPU的操作系統(tǒng)中。由于CPU的內(nèi)存和存儲(chǔ)空間在所有應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間共享,因此不能夠確定去確保計(jì)算或數(shù)據(jù)請(qǐng)求往返完成。一個(gè)請(qǐng)求的時(shí)間可能是以微秒為單位的個(gè)位數(shù),而隨后的請(qǐng)求時(shí)間可能會(huì)達(dá)到數(shù)百微秒。使用智能聯(lián)網(wǎng)和卸載計(jì)算負(fù)載來(lái)處理CPU的這些外部請(qǐng)求,是FPGA和其他加速解決方案的工作。

Achronix助力諸多領(lǐng)域,扛獨(dú)立FPGA大旗

在過(guò)去的2-3年中,FPGA技術(shù)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用,被用于數(shù)據(jù)中心的人工智能(AI)、機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)和智能網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用,以及5G基礎(chǔ)設(shè)施中的基帶加速和基于云的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)等。在下一波計(jì)算浪潮中,Achronix預(yù)計(jì)業(yè)界將繼續(xù)采用FPGA來(lái)支持更多應(yīng)用和進(jìn)一步的發(fā)展,諸如智能網(wǎng)聯(lián)和自動(dòng)駕駛車輛、邊緣計(jì)算、以及用于可編程無(wú)線電和前傳融合的5G基礎(chǔ)設(shè)施。

Achronix通過(guò)完整的FPGA技術(shù)組合來(lái)滿足這些應(yīng)用需求,該組合包括加速卡、獨(dú)立FPGA器件和FPGA知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP),所有這些應(yīng)用的開(kāi)發(fā)都可用一個(gè)工具鏈來(lái)完成,以便于各種部署模式的開(kāi)發(fā)�；�于臺(tái)積電(TSMC)7nm工藝技術(shù)打造的Speedster7t FPGA芯片具有針對(duì)高性能數(shù)據(jù)加速應(yīng)用而優(yōu)化的創(chuàng)新功能。

除了獨(dú)立FPGA器件,Achronix還提供了嵌入式FPGA(eFPGA)半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP),其可被集成到定制的專用集成電路(ASIC),或提供FPGA晶粒進(jìn)行多芯片封裝(MCM)而集成到其中。與獨(dú)立FPGA器件相比,eFPGA IP是一種相對(duì)較新的技術(shù)。Achronix是唯一一家能夠同時(shí)提供FPGA和eFPGA解決方案的供應(yīng)商。兩種部署模式都由同一個(gè)工具鏈支持,并使用相同的設(shè)計(jì)流程,從而簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)過(guò)程。eFPGA IP的典型應(yīng)用包括汽車駕駛員輔助系統(tǒng)、計(jì)算性存儲(chǔ)加速器、金融科技、人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)和5G基礎(chǔ)設(shè)施。這些應(yīng)用都使用了集成了eFPGA IP的定制ASIC器件,以提供工作負(fù)載和算法靈活性。

對(duì)于許多使用英特爾(Intel)或賽靈思(Xilinx)獨(dú)立FPGA芯片的客戶而言,這是一種使用范式的轉(zhuǎn)換,因?yàn)檫@兩家公司都不提供eFPGA IP來(lái)集成到定制的器件中。

Speedster7t系列FPGA芯片、Speedcore eFPGA IP和VectorPath加速卡等產(chǎn)品憑借最快的網(wǎng)絡(luò)接口、主處理單元和存儲(chǔ)器接口而引領(lǐng)業(yè)界,Achronix是唯一一家在板級(jí)、芯片級(jí)和IP級(jí)都提供其FPGA技術(shù)的FPGA供應(yīng)商,并借助可以彼此通用的工具鏈將Speedster 7t平臺(tái)與它們都統(tǒng)一在一起,簡(jiǎn)化了整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程。

看好人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)、5G

車用人工智能領(lǐng)域

展望2021, Tom Spencer也是充滿信心,與Techsugar分享了他對(duì)于諸多領(lǐng)域的發(fā)展展望。他表示Achronix主要看好人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)、5G網(wǎng)絡(luò)、車用人工智能領(lǐng)域的快速增長(zhǎng)。具體展開(kāi)如下:

人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)

隨著許多初創(chuàng)公司紛紛推出面向訓(xùn)練和推理的解決方案,人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)已成為最重要的技術(shù)之一。在2020年8月,Verizon表示其5G網(wǎng)絡(luò)能夠提供10Gbps的速度。泰雷茲集團(tuán)(Thales Group)表示,5G網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬將是4G(LTE)網(wǎng)絡(luò)的100倍,其用戶數(shù)量將增加多達(dá)500倍。

Tom Spencer表示,人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)推動(dòng)商業(yè)分析,其他行業(yè)也在充分利用人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)。在醫(yī)療領(lǐng)域,它被用于遠(yuǎn)程醫(yī)療、患者信息、診斷、測(cè)試、發(fā)送高分辨率圖像和其他許多方面。金融服務(wù)行業(yè)(FSI)利用人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行電子交易、銀行業(yè)務(wù)和客戶管理。

5G網(wǎng)絡(luò)

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)可能在同一時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生多達(dá)170TB兆字節(jié)的數(shù)據(jù),5G將成為訪問(wèn)、傳輸和連接所有這些數(shù)據(jù)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。在簡(jiǎn)化5G的部署和互操作性以加快可用性方面,O-RAN已經(jīng)做出了努力�；�于智能和開(kāi)放的原則,O-RAN架構(gòu)是在開(kāi)放硬件和云上構(gòu)建虛擬化無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)的基礎(chǔ),并具有嵌入式人工智能來(lái)支持射頻單元控制。為了處理傳入的數(shù)據(jù)包并進(jìn)行大量計(jì)算,將使用智能網(wǎng)絡(luò)單元來(lái)輔助主處理單元系統(tǒng)。Achronix為帶有PCI-e Gen 5、400GbE和GDDR6的FPGA提供了市場(chǎng)上最快的接口速度。

Achronix突破性的片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)具有超過(guò)20Tbps的雙向帶寬,將機(jī)器學(xué)習(xí)處理器(MLP)和通用的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)引擎等所有內(nèi)部功能模塊與外部I/O互連起來(lái)。與其他FPGA廠商不同,Achrnoix還更進(jìn)一步,將其技術(shù)以IP形式進(jìn)行授權(quán),以集成到定制ASIC中。

車用人工智能

無(wú)論是消除盲點(diǎn)、緊急制動(dòng)、駕駛員和乘客監(jiān)控還是避免側(cè)面碰撞,先進(jìn)的人工智能技術(shù)都可以顯著降低事故發(fā)生的可能性,從而使駕駛車輛更加安全。人工智能還為駕駛員和乘客提供了便利,自然語(yǔ)言處理(NLP)和其他機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以輕松快速地轉(zhuǎn)換語(yǔ)音指令。在2013年,第一輛自動(dòng)駕駛車輛就行駛在了混合公共交通車流中;在2019年,美國(guó)有29個(gè)州通過(guò)了允許自動(dòng)駕駛車輛在混合公共交通車流中行駛的法律。由阿里巴巴(Alibaba)、聯(lián)發(fā)科(MediaTek)和上海汽車(Shanghai Motors)支持的初創(chuàng)公司AutoX于2020年12月在深圳部署了一支由25輛無(wú)人駕駛車輛組成的車隊(duì),這標(biāo)志著中國(guó)首次部署無(wú)人駕駛車輛。

Tom Spencer表示,Achronix可提供支持這些算法的所有關(guān)鍵構(gòu)建模塊,并且與其他FPGA供應(yīng)商不同,Achronix還可以將其獨(dú)特的FPGA解決方案作為IP進(jìn)行授權(quán),以集成到ASIC中,從而優(yōu)化了成本、功耗和效率。