首頁 > 專訪 > 技術專訪
[導讀]5月22日,Achronix宣布推出全新的 “FPGA+”系列產品Speedster7t FPGA,它究竟解決了哪些瓶頸?讓我們一探究竟。

如今,電子行業發展速度令人瞠舌,5G、AI、工業4.0、智能汽車一波又一波的應用革新引領了“新浪潮”,但隨之帶來的就是巨量的計算、分析、處理量。數據顯示,2019年數據總量將達40ZB總量,如此龐大的潛在計算量,FPGA的小尺寸、低功耗以及高靈活性等特點恰與新興技術“不謀而合”。


FPGA巨大市場背后:難以逾越的瓶頸

 

據Semico統計,FPGA市場正在逐年增長,而復合年均增長率高達38.4%,至2023年將具有55億-60億美元的規模。Achronix Semiconductor 總裁兼首席執行官Robert Blake表示對于FPGA近年的市場增長非常興奮,相信在龐大高速增長的市場中新產品將有出色的表現。

1.png

據統計,約有25%的企業選擇入局AI/ML以保持企業自身的競爭力,未來兩年內,將會有接近四分之三的企業會布局AI。而AI方面,算法仍在不斷演進,數值精度選擇越來越多樣性,但僅依賴數據格式的轉變降低能耗的方法已接近瓶頸,市場需要更具有高效計算力、高效大帶寬的數據運送能力、豐富儲緩存能力的最高能效比的廣適應性平臺。

5月22日,Achronix宣布推出全新的 “FPGA+”系列產品Speedster7t FPGA,該產品采用臺積電(TSMC)7nm FinFET工藝打造。據介紹,該產品將FPGA與ASIC技術融合,兼顧了兩者的優點。

除此之外,Speedster7t FPGA具有革命性的新型二維片上網絡(2D NoC)和一系列針對高帶寬和人工智能/機器學習(AI / ML)應用進行了優化的新型機器學習處理器(MLP)。另外,值得一提的是,Speedster7t FPGA還具有滿足未來AI/ML需求所需的超高帶寬接口,包括400G以太網端口、用于數據傳輸的PCI Express Gen5端口以及用于業界最靈活、低成本、高帶寬存儲的GDDR6控制器。

利用四個架構代系的硬件和軟件開發基礎上的創新和積淀,客戶可以擁有更快的設計周期、更好的設計表現,另外,還可以降低設計中的風險、減少所需設計面積。

Blake表示:“我們正處于智能化、自學習計算的高增長階段的早期,這種計算將廣泛影響我們日的常生活。” Semico Research公司ASIC和SoC首席市場分析師Rich Wawrzyniak表示:“全新的系列產品是創新性芯片架構實現爆發的一個卓越案例,創造該架構的目的是直接面向AI應用處理大量的數據。”

2.png

那么,Speedster7t FPGA究竟解決了哪些瓶頸?

 

瓶頸一:1+1>2,如何兼顧FPGA與ASIC的雙重優點

 

如今,為了適應當前應用的高速發展,大多公司的設計團隊開始選擇全新的方案。眾所周知,ASIC具有高性能、低功耗的優勢,但相對來說,其內核執行外的任何算法都是凍結的,所以FPGA的高靈活性、高適應性相比來說更具優勢。那么,有沒有一款產品即具有FPGA的適應性,也兼顧ASIC的超高表現力?

3.png

Speedster7t FPGA系列產品正是將二者相融合,利用臺積電(TSMC)7nm技術,構建出全新的具有高性能、低功耗、高靈活性、高適應性的FPGA+。

 

瓶頸二:傳統FPGA數據傳輸擁塞 vs 縱橫交錯的NOC路由結構

 

假若將400G內容傳送到以太網比作在傳送帶上傳送,影響傳輸的除了傳送帶速度,還有盒子的大小。傳輸速度需要足夠快確保來得及裝包,而越大的盒子也會降低效率。傳統FPGA在傳輸400G內容時,無論如何調整傳輸大小和傳輸頻率,也無法達到以太網的傳輸曲線。所以對于傳統FPGA幾乎無法滿足超高速的傳輸條件。

4.png

來自Speedster7t高速I / O和存儲器端口的數萬兆比特數據很容易淹沒傳統FPGA面向比特位的可編程互連邏輯陣列的路由容量,而Speedster7t架構包含一個可橫跨和垂直跨越FPGA邏輯陣列的創新性的、高帶寬的二維片上網絡(NOC),它們連接到所有FPGA的高速數據和存儲器接口。

5.png

它們就像疊加在FPGA互連這個城市街道系統上的空中高速公路網絡一樣,Speedster7t的NoC支持片上處理引擎之間所需的高帶寬通信。NoC中的每一行或每一列都可作為兩個256位實現,單向的、行業標準的AXI通道,工作頻率為2Ghz,同時可為每個方向提供512 Gbps的數據流量。

6.png

通過在Speedster中實現專用二維 NoC,極大地簡化了高速數據移動,并確保數據流可以輕松地定向到整個FPGA結構中的任何自定義處理引擎。最重要的是,NOC消除了傳統FPGA使用可編程路由和邏輯查找表資源在整個FPGA中移動數據流中出現的擁塞和性能瓶頸。這種高性能網絡不僅可以提高Speedster7t FPGA的總帶寬容量,還可以在降低功耗的同時提高有效LUT容量。

7.png

 

瓶頸三:傳統DSP式FPGA受限的表現力 vs 計算、存儲、程序三位一體的MLP

 

傳統FPGA使用DSP模塊有著相對有限的表現力,具體表現在不高效的數值精度支持、需要消耗額外邏輯和Memory資源、性能受限于FPGA布線。

Speedster7t FPGA搭載全新的機器學習處理器(MLP),將計算、存儲和程序集于一身,使其支持陣列式乘累積計算架構、內嵌緩存、可配置以支持演進中算法、支持廣泛各種不同整點和浮點格式。大規模的可編程計算單元平行陣列是其核心,可提供業界最高的、基于FPGA的計算密度,另外,也具有最高的能效比。

8.png

MLP是高度可配置的、計算密集型的單元模塊,可支持4到24位的整點格式和高效的浮點模式,包括對TensorFlow的16位格式的支持,以及可使每個MLP的計算引擎加倍的增壓塊浮點格式的直接支持。

9.png

MLP與嵌入式存儲器模塊緊密相鄰,通過消除傳統設計中與FPGA布線相關的延遲,來確保以750 MHz的最高性能將數據傳送到MLP。這種高密度計算和高性能數據傳輸的結合使得處理器邏輯陣列能夠提供基于FPGA的最高可用計算能力以每秒萬億次運算數量為單位(TOPS,Tera-Operations Per Second)。

 

瓶頸四:表現較差的傳統帶寬存儲 vs GDDR6高帶寬存儲

 

高性能計算和機器學習系統的關鍵之處是高片外存儲器帶寬,從而為多個數據流提供存儲源和緩沖。 Speedster7t器件是唯一支持GDDR6存儲器的FPGA,該類存儲器是具有最高帶寬的外部存儲器件。每個GDDR6存儲控制器都能夠支持512 Gbps的帶寬,Speedster7t器件中有多達8個GDDR6控制器,可以支持4 Tbps的GDDR6累加帶寬,并且以很小的成本就可提供與基于HBM的FPGA等效存儲帶寬。

 “美光(Micron)樂于攜手Achronix去實現全球第一個面向高帶寬存儲需求而直接加載了GDDR6的FPGA產品,”美光計算與聯網業務部營銷副總裁Mal Humphrey。“像這樣的創新的和可擴展的解決方案將推動人工智能領域內的差異化,其中異構計算可選方案與高性能的存儲是加速獲得數據內涵的必需部分。”

10.png

 

瓶頸五: “旗鼓不相當”的接口 vs 最高速度的接口

 

非凡的存儲帶寬需要好的“后衛”才能真正發揮出其性能。Speedster7t器件包括業界最高性能的接口端口,以支持極高帶寬的數據流。

Speedster7t器件擁有多達72個業界最高性能的SerDes,可以達到1到112 Gbps的速度。還有帶有前向糾錯(FEC)的硬件400G以太網MAC,支持4x 100G和8x 50G的配置,以及每個控制器有8個或16個通道的硬件PCI Express Gen5控制器。

11.png

 

值得期待的FPGA+家族

 

Speedster7t FPGA器件的大小范圍為從363K至2.6M 的6輸入查找表(LUT),無論是低成本客戶還是高端客戶,均可滿足。而FPGA+如此眾多的優點也可“隨意馳騁”在AI、圖像處理、語言處理、Database加速、加密算法、網絡處理方案上。

12.png

據Achronix表示,支持所有Achronix產品的ACE設計工具現已可提供,可支持包括Speedcore eFPGA和Speedchip™FPGA多晶粒封裝芯片(Chiplet)。相關配套軟件將于第三季度面世,更加高級的語言讓設計開發更具表現力,第一批用于評估的器件和開發板也將于2019年第四季度提供。

13.png

 

關于Achronix

 

Achronix Semiconductor是一家私有的、采用無晶圓廠模式的半導體公司,總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉市,公司提供了高性能的現場可編程邏輯門陣列(FPGA)解決方案。

2013年,隨著其Speedster22i FPGA產品系列開始量產,Achronix提供了業界最先進的、帶有面向高性能有線通信應用的嵌入式系統級IP的FPGA產品。Speedster22i系列是第一款專用的FPGA,可支持全新的、創新的和高性能的可編程設計。

2016年10月,Achronix宣布其Speedcore 嵌入式FPGA(eFPGA) IP產品實現量產供應,實現了客戶在自己的SoC中對可編程邏輯的集成。在發布之時,Achronix已經向多家客戶付運了Speedcore IP產品;自那時起,出現了對Speedcore IP產品的前所未有的需求。Speedcore IP是專為計算和網絡加速應用而設計的。

2019年5月,Achronix推出了突破性的Speedster7t FPGA系列產品,該系列產品對高帶寬數據加速應用提供ASIC級性能,并具有FPGA的靈活性。

Achronix的所有產品均由其業內最優的ACE設計工具提供支持,ACE是一個可支持邏輯綜合、布局布線、再加上時序收斂和調試等功能強大的EDA工具。ACE工具可以免費提供用于評估。

換一批

延伸閱讀

[智能硬件] FPGA開發的工作經驗指導

FPGA開發的工作經驗指導

我現在最慶幸的事情就是從進入職場到現在一直是FPGA開發,我感覺,做FPGA開發這行經驗是很重要的,入門簡單,想提升會越來越難。做FPGA開發不只是會寫寫verilog和VHDL代碼這么簡單,我記得剛學習verilog的時候,光是要搞明白哪......

關鍵字:FPGA開發 verilog VHDL代碼

[產業新聞] 英特爾出貨首批10納米Agilex™ FPGA

英特爾出貨首批10納米Agilex™ FPGA

最新資訊:英特爾今天宣布開始向參與早期使用計劃的客戶出貨第一批英特爾® Agilex™ FPGA,包括科羅拉多工程公司、Mantaro Networks、微軟和Silicom。上述客戶將使用Agilex FPGA為網絡......

關鍵字:英特爾 FPGA 5G

[消費類電子新聞] 第一次!這家國產FPGA歷史性打入日本市場

第一次!這家國產FPGA歷史性打入日本市場

作為全球發展最快的FPGA(可編程邏輯)公司,廣東高云半導體今天宣布,已經簽約日本丸文株式會社成為為其日本經銷商,進一步拓展全球銷售網絡。這次簽約具有里程碑一般的意義,因為這是中國半導體公司第一次將集成電路......

關鍵字:FPGA 廣東高云 半導體

[單片機新聞] 臺積電業績再進補!賽靈思推16納米制程全球容量最大FPGA

臺積電業績再進補!賽靈思推16納米制程全球容量最大FPGA

晶圓代工大廠臺積電業績再進補!其重要客戶之一的FPGA廠商賽靈思(Xilinx)宣布,推出采用臺積電16納米制程,全球容量最大的Virtex UltraScale+VU19P FPGA,擴展旗下Virtex UltraScale+系列產品。......

關鍵字:臺積電 賽靈思 16納米 FPGA

[產業新聞] 國產FPGA首次進入日本市場,高云半導體正式簽約日本丸文株式會社

國產FPGA首次進入日本市場,高云半導體正式簽約日本丸文株式會社

中國香港,2019年8月26日,全球增長速度最快的可編程邏輯廠商——廣東高云半導體科技股份有限公司(以下簡稱“高云半導體”)宣布,簽約日本丸文株式會社(以下簡稱“丸文”)為其日本經銷商,以進一步拓展全球銷售網絡。......

關鍵字:FPGA 半導體 電子產品

[半導體] 世界最大FPGA芯片已發布,確定不了解下?

世界最大FPGA芯片已發布,確定不了解下?

8月22日,賽靈思(Xilinx)宣布推出世界最大的FPGA芯片“Virtex UltraScale+ VU19P”,擁有多達350億個晶體管,密度在同類產品中也是最大的,相比上代Virtex UltraScale VU440增大了1.6倍......

關鍵字:FPGA 芯片 晶體管

[通信技術] 賽靈思發布世界最大FPGA芯片:350億晶體管

賽靈思發布世界最大FPGA芯片:350億晶體管

賽靈思(Xilinx)宣布推出世界最大的FPGA芯片“Virtex UltraScale+ VU19P”,擁有多達350億個晶體管,密度在同類產品中也是最大的,相比上代Virtex UltraScale VU44......

關鍵字:賽靈思 FPGA 晶體管

[智能硬件] 網絡芯片進入了可編程時代

網絡芯片進入了可編程時代

網絡芯片進入了可編程時代,這就增強網絡部分的靈活性,更加適應未來業務發展需要。這種可編程能力與軟件定義SDN還有些區別,可編程能力指的是通過基于腳本的編程靈活實現各種網絡協議功能,SDN則是通過控制器向網絡設備下發轉發流表,實現流量轉發,流......

關鍵字:網絡芯片 可編程 FPGA

[智能硬件] 平頭哥正式發布玄鐵910(XuanTie910)RISC-V IP

平頭哥正式發布玄鐵910(XuanTie910)RISC-V IP

7月25日,阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥正式發布玄鐵910(XuanTie910)RISC-V IP,著實讓RISC-V火了一把。 現在,RISC-V真的要上天了。Microchip的Dorian Johnson表示,目前Microch......

關鍵字:玄鐵910 RISC-V FPGA

[新聞速報] 從Agilex FPGA看英特爾六大支柱如何重新定義產品設計新模式

從Agilex FPGA看英特爾六大支柱如何重新定義產品設計新模式

兩個月前,也就是曾經的FPGA巨頭Altera被英特爾收購的4年之后,英特爾推出了“全面借助自身能力”開發的新一代FPGA產品——Agilex。......

關鍵字:FPGA 英特爾 寄存器 Chiplets架構 3D封裝

[技術專訪] 助力安全、智能世界的創新,FPGA可以做點什么?

助力安全、智能世界的創新,FPGA可以做點什么?

FPGA現場可編程器件,憑著并行計算且具有高靈活性的獨特優勢,在高性能計算、服務器加速等云端應用中發揮著重要特性。而作為小尺寸、低功耗的FPGA器件在邊緣端設備及多種應用中正發揮著越來越廣泛的作用,提升安全性、智能性及靈活性。......

關鍵字:FPGA lattice AI IoT

[EDA] 英特爾借助全新 10 納米英特爾Agilex FPGA家族推動打造以數據為中心的世界

英特爾借助全新 10 納米英特爾Agilex FPGA家族推動打造以數據為中心的世界

英特爾今日宣布推出全新產品家族——英特爾® Agilex™ FPGA。全新現場可編程門陣列 (FPGA) 家族將提供量身定制的解決方案,以解決嵌入式、網絡和數據中心市場上以數據為中心的獨特業務挑戰。 ......

關鍵字:英特爾 FPGA 數據中心

[EDA] 別搞錯了!FPGA的對手不是ASIC

別搞錯了!FPGA的對手不是ASIC

如果說CPU、GPU屬于封閉式的芯片的話,那么FPGA的獨具的可編程性就使得其芯片是開放的,而ASIC雖然表面上看是開放的,但是從本質上來說,在芯片定型之后,是無法進行更改的,是“半開放”的。......

關鍵字:CPU GPU FPGA ASIC

[EDA] 里程碑!Efinix 將 Trion T20 FPGA樣品轉接到大批量生產

里程碑!Efinix 將 Trion T20 FPGA樣品轉接到大批量生產

可編程產品平臺和技術創新企業 Efinix® 今天宣布其 Trion™ T20 FPGA 樣品已轉接到大批量生產。Efinix 在短短幾個月前才推出 T20 樣品,就迅速地實現了這一里程碑,從而可滿足客戶訂購數以百萬片......

關鍵字:可編程產品 FPGA

[廠商動態] e絡盟社區“可編程之路”特設培訓課程完美收官

e絡盟社區“可編程之路”特設培訓課程完美收官

e絡盟宣布其工程師在線社區 e絡盟社區舉辦的“可編程之路”(Path to Programmable)特設培訓課程完美收官。 該課程由安富利(Avnet)和 Xilinx贊助支持,目的是加快可編程邏輯器件在電子硬件設計中的應用。 ......

關鍵字:e絡盟社區 FPGA SoC

我 要 評 論

網友評論

技術子站

更多

項目外包

更多

推薦博客

极速十一选五平台