人工智能促進(jìn)FPGA與云端融合,開創(chuàng)新型FPGA在數(shù)據(jù)中心的新局面

　　目前FPGA市場高度集中化，F(xiàn)PGA市場兩大主導(dǎo)者會是Xilinx和Intel（Altera）公司，中國很能難找到一個(gè)新的FPGA公司出現(xiàn)，后來者的發(fā)展道路也會非常的受限。并且國產(chǎn)廠商要想走入云端，還必須突破在FPGA高端技術(shù)人才、先進(jìn)工藝制程等方面瓶頸。

　　多方資料顯示，F(xiàn)PGA將在云端數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)發(fā)揮突出的作用。據(jù)某數(shù)據(jù)調(diào)研報(bào)告預(yù)計(jì)，未來云端芯片的空間2020年有望達(dá)105億美元，其中FPGA將貢獻(xiàn)20億美元。

　　上海安路信息科技有限公司（以下簡稱“安路科技”）市場與應(yīng)用部副總經(jīng)理陳利光告訴記者：“FPGA已經(jīng)在大型數(shù)據(jù)中心得到大規(guī)模應(yīng)用，全球七大超級云計(jì)算數(shù)據(jù)中心包括亞馬遜AWS、微軟Azure、阿里云、騰訊云、百度云、IBM、Facebook都采用了FPGA加速服務(wù)器。人工智能的廣泛應(yīng)用場景的架構(gòu)多樣性，可以充分發(fā)揮FPGA的優(yōu)勢和特點(diǎn)，開創(chuàng)新型FPGA在數(shù)據(jù)中心的新局面?！?/p>

　　陳利光強(qiáng)調(diào)，云端數(shù)據(jù)中心處理業(yè)務(wù)具有復(fù)雜、多樣、靈活的特點(diǎn)。FPGA的硬件現(xiàn)場可編程性和靈活性使得FPGA非常適合處理云端數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)。他表示，AI包括兩個(gè)重要步驟，訓(xùn)練（train）和推論（inference）。GPU目前主要運(yùn)用在train階段，處理大量的數(shù)據(jù)樣本和參數(shù)，但是推斷市場對AI芯片的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于訓(xùn)練，在需要推斷的實(shí)時(shí)使用深度學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)平臺里，F(xiàn)PGA扮演的角色將越來越重要。

　　云端數(shù)據(jù)中心必須用非常先進(jìn)的工藝如20納米或16納米去做。紫光同創(chuàng)市場營銷中心總經(jīng)理包朝偉介紹道：“目前中國最高端的FPGA產(chǎn)品就是PGT180H，這是紫光同創(chuàng)Titan系列高性能FPGA產(chǎn)品，采用40nm工藝制造、擁有近2500萬門規(guī)模、帶有6.25Gbps高速通信串行接口Serdes和1066Mbps速率高速存儲接口DDR3的高性能FPGA器件，也是國內(nèi)唯一一款中大規(guī)模的FPGA器件。而Xilinx等國外FPGA巨頭的產(chǎn)品比我們中國高出了2代，它們的最新產(chǎn)品才能達(dá)到數(shù)據(jù)中心應(yīng)用需求，目前國產(chǎn)FPGA性能指標(biāo)還是達(dá)不到，不過中大規(guī)模國產(chǎn)FPGA在某些AI終端應(yīng)用場合，例如汽車人工智能ADAS、智能安防監(jiān)控等方面，是基本夠用的，且性價(jià)比高，有一定優(yōu)勢，但小規(guī)模國產(chǎn)FPGA仍然也達(dá)不到AI終端應(yīng)用需求。所以，國產(chǎn)FPGA在云端和終端的市場之路，還比較漫長、艱難、需要繼續(xù)努力?！?/p>

　　FPGA在云端數(shù)據(jù)中心爆發(fā)點(diǎn)在哪里？包朝偉表示，目前Xilinx和Altera已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心加速卡實(shí)現(xiàn)了第一步。他更看好Xilinx在這個(gè)領(lǐng)域的布局，認(rèn)為Xilinx也正在做更高工藝的產(chǎn)品（16nm），預(yù)計(jì)量產(chǎn)時(shí)間在2018年年底以后，籍此以實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心更多的應(yīng)用。

　　而國內(nèi)FPGA在數(shù)據(jù)中心的進(jìn)度要看紫光同創(chuàng)、安路和高云等的進(jìn)度。包朝偉說：“數(shù)據(jù)中心事關(guān)國家安全，且也有貿(mào)易禁運(yùn)的隱憂，中興禁運(yùn)事件就是一個(gè)鮮活的案例。只要國產(chǎn)廠家做出來，性能質(zhì)量滿足要求，估計(jì)是有很大市場機(jī)會的。我相信包括紫光同創(chuàng)在內(nèi)的所有國產(chǎn)FPGA廠商都特別期待能夠與中國知名系統(tǒng)設(shè)備廠商聯(lián)合起來，形成良好的供需商務(wù)合作關(guān)系，實(shí)現(xiàn)共贏?！?/p>

　　從AI芯片發(fā)展路線和規(guī)律上來看，未來AI芯片要解決幾個(gè)問題，最關(guān)鍵的是靈活度，要能實(shí)現(xiàn)并行的高速運(yùn)算，二是要容易開發(fā);三是能耗比要好。這三點(diǎn)一定是未來AI芯片的發(fā)展方向，也是FPGA廠商都需努力突破的要點(diǎn)。

　　從市場競爭格局來看，目前FPGA市場高度集中化，Xilinx和Altera兩家?guī)缀跄依私?0%的市場份額，合計(jì)專利達(dá)到6000多項(xiàng)，剩余份額被Lattice和Microsemi占據(jù)，共計(jì)超過3000項(xiàng)專利，技術(shù)專利和開發(fā)難度使得FPGA行業(yè)形成了較高的壁壘，這對后進(jìn)者造成非常大的壓力。

　　廣東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司工程副總裁王添平坦言，在FPGA的傳統(tǒng)市場，一直被經(jīng)營了30多年的FPGA的美國四大家壟斷著，國產(chǎn)FPGA廠商雖然舉步維艱但近幾年在產(chǎn)品布局、發(fā)展策略方面發(fā)力已經(jīng)初見成效。

　　“高云2014年1月成立至今，通過差異化設(shè)計(jì)，在市場上已經(jīng)推出了2個(gè)家族4個(gè)系共11款芯片，有50多個(gè)封裝形式，與國際廠商直接爭奪市場，是國產(chǎn)FPGA廠商中可售產(chǎn)品種類最多、產(chǎn)品布局最全面的。特別是片上嵌入Flash的低密度GW1N家族2個(gè)系列8款芯片，目前市場上只有Lattice和Altera有類似產(chǎn)品，深受客戶寵愛。而我們的AI產(chǎn)品已經(jīng)在客戶手中批量出貨了。同樣隨著高云低、中、高密度FPGA產(chǎn)品布局的不斷完善，我們智能識別、智能制造等方面的產(chǎn)品將很快從研發(fā)進(jìn)入量產(chǎn)階段?！蓖跆砥秸f。

　　陳利光同樣表示，F(xiàn)PGA市場格局仍然將高度集中化，未來一段時(shí)間，F(xiàn)PGA市場將繼續(xù)由Xilinx和Intel（Altera）公司主導(dǎo)。在中國，很難再有新的FPGA公司出現(xiàn)，如果有新的初創(chuàng)公司，也將很難發(fā)展，這是由FPGA的高技術(shù)門檻和人才卡位決定的。

　　“在中國國內(nèi)，安路科技具有人才、技術(shù)、資金和市場的大幅度領(lǐng)先優(yōu)勢。安路科技擁有國內(nèi)FPGA行業(yè)最強(qiáng)的技術(shù)、市場和管理團(tuán)隊(duì)，自主開發(fā)的軟件、硬件和測試技術(shù)。公司產(chǎn)品和技術(shù)方面都已經(jīng)獲得市場認(rèn)可，同時(shí)在資本方面，安路也得到了眾多國內(nèi)領(lǐng)先的基金和企業(yè)的鼎力支持。安路科技目前正在研發(fā)面向數(shù)據(jù)中心、智能終端等廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的高端FPGA產(chǎn)品系列，力爭成為全球領(lǐng)先的FPGA公司?！标惱鈴?qiáng)調(diào)說。

　　綜上所述，人工智能應(yīng)用需求的出現(xiàn)給FPGA帶來了歷史性的發(fā)展機(jī)遇，F(xiàn)PGA強(qiáng)大的并行計(jì)算能力、高能耗比、靈活的編程等優(yōu)勢，決定其將在人工智能應(yīng)用中發(fā)揮重要作用，從市場競爭格局來看，Xilinx和Intel（Altera）將在高端云服務(wù)器占據(jù)長時(shí)間的主導(dǎo)地位，而國內(nèi)廠商的主導(dǎo)市場仍在應(yīng)用終端（汽車ADAS、工業(yè)、通信、醫(yī)療、AR/VR）以及中低端的后臺服務(wù)器市場，而國產(chǎn)廠商要想走入云端，還必須突破在FPGA高端技術(shù)人才、先進(jìn)工藝制程等方面瓶頸，并聯(lián)合國內(nèi)（BAT）高端云服務(wù)器設(shè)備廠商共同努力，建立起自己的生態(tài)。長遠(yuǎn)來看，走向自主定制是必然趨勢，但“革命尚未成功，同志仍需努力”，期待國產(chǎn)FPGA廠商在未來的發(fā)展有更出色表現(xiàn)。