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從云端到邊緣推動(dòng)FPGA應(yīng)用拓展

e9Zb_gh_8734352 ? 來(lái)源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-08-06 16:25 ? 次閱讀

一直以來(lái),FPGA的應(yīng)用很大程度受到通信市場(chǎng)主導(dǎo),但隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算智能汽車以及物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算的發(fā)展,F(xiàn)PGA的需求大增,F(xiàn)PGA的市場(chǎng)重心也在發(fā)生轉(zhuǎn)變。

從云端到邊緣推動(dòng)FPGA應(yīng)用拓展

近年來(lái)FPGA最引人關(guān)注的變化趨勢(shì)之一就是應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。通信、工控等是FPGA傳統(tǒng)的應(yīng)用市場(chǎng),然而近年來(lái)隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展,F(xiàn)PGA開(kāi)始向新領(lǐng)域擴(kuò)展。

首先在以消費(fèi)電子為代表的智能終端設(shè)備中,接口越來(lái)越豐富,同時(shí)又需要保持小體積和低功耗,這就要求底層器件可以更靈活地支持接口轉(zhuǎn)換與膠合邏輯,使得低密度FPGA有了更多用武之地,比如Lattice在此領(lǐng)域就非常領(lǐng)先。其次,越來(lái)越多的AI運(yùn)算開(kāi)始在邊緣計(jì)算領(lǐng)域執(zhí)行,比如音視頻的采集和預(yù)處理,它們需要支持簡(jiǎn)單或中等復(fù)雜度的算法和IP,這又給了中低密度FPGA 以機(jī)會(huì)。最后,云端需要支持高速SerDes,高速FPGA正在成為必需。

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FPGA之互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

微軟亞洲研究院異構(gòu)計(jì)算組副研究員張宸指出:“這些年人工智能的崛起,依靠的是深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法大型多層的網(wǎng)絡(luò)模型,典型的有循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表。這樣的模型一次推斷(inference)通常需要數(shù)十億甚至上百億次的運(yùn)算,而在線的服務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間在毫秒量級(jí)。這就意味著每秒上萬(wàn)億次(TFLOPS)甚至百萬(wàn)億次的運(yùn)算性能,同時(shí)對(duì)器件的體積、功耗還有一定的約束。這使得我們期待數(shù)據(jù)中心的高性能計(jì)算硬件應(yīng)當(dāng)具備如下優(yōu)勢(shì):低延遲,低開(kāi)銷和規(guī)模化。在數(shù)據(jù)中心,F(xiàn)PGA 相比 GPU 的核心優(yōu)勢(shì)在于低延遲,使用 FPGA 來(lái)加速的話,只需要微秒級(jí)的 PCIe 延遲(微軟現(xiàn)在的 FPGA 是作為一塊 PCIe 加速卡),對(duì)通信密集型任務(wù),F(xiàn)PGA 相比 CPU、GPU 的優(yōu)勢(shì)就更大了。”時(shí)至今日,微軟已經(jīng)在數(shù)十萬(wàn)臺(tái)云服務(wù)器上部署了 FPGA 。微軟目前也是在數(shù)據(jù)中心的 FPGA 應(yīng)用上投入最大的互聯(lián)網(wǎng)公司。

01

FPGA之邊緣計(jì)算

快速興起的網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算對(duì)于FPGA的應(yīng)用需求也在增加。萊迪思半導(dǎo)體亞太區(qū)資深事業(yè)發(fā)展經(jīng)理陳英仁表示:“受延遲、隱私和帶寬限制的驅(qū)動(dòng),F(xiàn)PGA正在被越來(lái)越多布署于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備當(dāng)中,超低功耗靈活推理的需求亟待滿足。”Semico Research市場(chǎng)研究公司的數(shù)據(jù)顯示,使用人工智能的網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備數(shù)量將以110%的復(fù)合年增長(zhǎng)率爆發(fā)式增長(zhǎng)。

概括而言,人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、ADAS、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人、可穿戴設(shè)備,5G通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換、工業(yè)控制、金融設(shè)備、安防監(jiān)控、視頻驅(qū)動(dòng)、醫(yī)療儀器、汽車電子、家用電器、信息安全等都將是未來(lái)FPGA的重要應(yīng)用市場(chǎng)。2017年全球FPGA規(guī)模市場(chǎng)約為50億美元。而日前高盛發(fā)布的報(bào)告中,預(yù)測(cè)未來(lái)5年FPGA市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到100億美元,到2025年將增長(zhǎng)到120億美元。

從技術(shù)到品牌

國(guó)產(chǎn)FPGA追趕空間巨大

FPGA一直是個(gè)高度壟斷的行業(yè),賽靈思英特爾Altera)、微芯(Microsemi)和Lattice幾家美國(guó)企業(yè)壟斷了全球絕大部分市場(chǎng)。盡管理論上新興市場(chǎng)的出現(xiàn),給新進(jìn)入者帶來(lái)更多發(fā)展機(jī)會(huì),但是在實(shí)際操作過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)依舊很大。

有些新興市場(chǎng)可望未必可及,特別是對(duì)于高密度、高性能的FPGA而言,不僅硬件設(shè)計(jì)難度大,中國(guó)企業(yè)在硬核IP資源上也存在滯后,軟核IP儲(chǔ)備欠缺,軟件性能與國(guó)外廠家差距也很大。

從產(chǎn)品本身的水準(zhǔn)來(lái)看,中國(guó)企業(yè)想要發(fā)展起來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。“五年的時(shí)間算少,多的可能需要8到10年。

除了技術(shù)上的差距之外,品牌認(rèn)知上的差距也非常明顯。“中興事件只是在大環(huán)境上給了國(guó)內(nèi)公司一些觸動(dòng),使它們認(rèn)識(shí)到供應(yīng)鏈管控的重要性。可是落實(shí)到具體產(chǎn)品中的時(shí)候,國(guó)內(nèi)供應(yīng)商遇到的困難還是很多,客戶對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)的品牌認(rèn)可度不高,擔(dān)心是否可以持續(xù)供貨等,甚至對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具的學(xué)習(xí)都有一個(gè)過(guò)程。方方面面加起來(lái),發(fā)展國(guó)產(chǎn)FPGA,覺(jué)得壓力還是非常大的。

從差異化競(jìng)爭(zhēng)到自主可控

FPGA領(lǐng)域需要長(zhǎng)期努力

那么如何才能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)FPGA的突破呢?差異化是中國(guó)FPGA企業(yè)的必走之路。國(guó)內(nèi)廠商應(yīng)該根據(jù)芯片本身的特點(diǎn)以及行業(yè)進(jìn)入的難度出發(fā),從小處著眼,從低密度FPGA產(chǎn)品開(kāi)始突破,逐漸向中高密度FPGA發(fā)展。總之,我們不能簡(jiǎn)單復(fù)制國(guó)外產(chǎn)品,而要仔細(xì)研究細(xì)分市場(chǎng),新產(chǎn)品有什么特殊的需要,然后對(duì)我們產(chǎn)品局部特性進(jìn)行優(yōu)化,以適應(yīng)用戶需求。比如現(xiàn)在很多智能設(shè)備的視頻采集都會(huì)要求有高速接口,我們就在芯片上把高速M(fèi)IPI做好,相比其他產(chǎn)品在同等密度下速度更快,同時(shí)我們也會(huì)做更多類似的參考設(shè)計(jì),使應(yīng)用更加便捷。這些都是差異化的例子。

無(wú)論是差異化的市場(chǎng)策略,還是產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系的建立,都是中國(guó)FPGA發(fā)展過(guò)程中的必修課。而只有逐步建立起自主可控+自主創(chuàng)新FPGA產(chǎn)品體系,首先體現(xiàn)在具備自主研發(fā)可編程邏輯器件核心架構(gòu)的能力上,其次體現(xiàn)在具備自主研發(fā)FPGA器件配套軟件工具的能力上,中國(guó)FPGA才算真正立足。這是中國(guó)FPGA發(fā)展的關(guān)鍵。

希望中國(guó)FPGA產(chǎn)業(yè)能夠早日實(shí)現(xiàn)騰飛.

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原文標(biāo)題:開(kāi)啟FPGA應(yīng)用的新時(shí)代

文章出處:【微信號(hào):gh_873435264fd4,微信公眾號(hào):FPGA技術(shù)聯(lián)盟】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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