巨無(wú)霸FPGA芯片在IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域的助力

2019年11月6日，英特爾公司在京發(fā)布了Stratix? 10 GX 10M FPGA，這款擁有1020萬(wàn)個(gè)邏輯單元的產(chǎn)品，打破了業(yè)界先前的紀(jì)錄，成為了世界上最大容量的FPGA。

該芯片體現(xiàn)了英特爾在IC設(shè)計(jì)、制造和封裝等領(lǐng)域創(chuàng)新，將為IC設(shè)計(jì)行業(yè)面臨的越來(lái)越復(fù)雜的ASIC原型設(shè)計(jì)和仿真提供解決方案。

FPGA界的巨無(wú)霸

433億顆晶體管、1020萬(wàn)個(gè)邏輯單元，還有超過(guò)前代產(chǎn)品3.7倍的密度，所有這些讓Stratix? 10 GX 10M成為了名副其實(shí)的超級(jí)芯片。

EMIB（嵌入式多芯片互連橋接）技術(shù)是Stratix? 10 GX 10M成型的核心之一。英特爾利用該技術(shù)融合了兩個(gè)高密度英特爾 Stratix 10 GX FPGA 核心邏輯晶片（每個(gè)晶片容量為 510 萬(wàn)個(gè)邏輯單元）以及相應(yīng)的I/O單元。以前，英特爾使用了 EMIB 技術(shù)將 I/O 和內(nèi)存單元連接到FPGA構(gòu)造晶片，從而實(shí)現(xiàn)了英特爾Stratix 10 FPGA家族的規(guī)模和種類不斷擴(kuò)張。這次，EMIB 將兩個(gè)FPGA構(gòu)造芯片進(jìn)行連接，從而在兩個(gè)單片F(xiàn)PGA芯片之間形成高帶寬連接。

據(jù)英特爾公司網(wǎng)絡(luò)與自定義邏輯事業(yè)部副總裁兼 FPGA電源產(chǎn)品營(yíng)銷總經(jīng)理Patrick Dorsey介紹，在兩個(gè)FPGA之間有三個(gè)EMIB連接，最外圍還有4個(gè)EMIB連接，以提供PCIe的連接以及高速信號(hào)收發(fā)器，來(lái)實(shí)現(xiàn)高速的I/O吞吐量。

英特爾公司網(wǎng)絡(luò)與自定義邏輯事業(yè)部副總裁兼FPGA電源產(chǎn)品營(yíng)銷總經(jīng)理Patrick Dorsey

正是因?yàn)镋MIB的存在，讓擁有數(shù)據(jù)接口總線數(shù)量多達(dá)25920個(gè)的兩片F(xiàn)PGA能真正合二為一，以一個(gè)芯片的方式來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。

“同時(shí)，Stratix? 10 GX 10M的用戶I/O引腳是2304個(gè)，收發(fā)器速度達(dá)到17.4Gbps/秒，這些功能允許我們的客戶用FPGA的靈活性去針對(duì)定制化的需求進(jìn)行使用?！盤atrick Dorsey補(bǔ)充道。

原型設(shè)計(jì)和仿真系統(tǒng)已經(jīng)成為IC設(shè)計(jì)最為重要的一環(huán)，F(xiàn)PGA又是該系統(tǒng)的核心，使用最大型的FPGA，就能夠在盡可能少的仿真和驗(yàn)證設(shè)備中納入大型ASIC、ASSP 和SoC設(shè)計(jì)。Stratix 10 FPGA支持最新的仿真和原型設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可適用于耗用億級(jí)ASIC門的數(shù)字IC設(shè)計(jì)。

Stratix? 10 GX 10M將賦能下一代5G、AI、網(wǎng)絡(luò)ASIC驗(yàn)證。Patrick Dorsey表示：“我們知道在人工智能網(wǎng)絡(luò)和5G市場(chǎng)有很多中國(guó)企業(yè)在做著開(kāi)發(fā)工作，因此這款FPGA新品對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)而言非常重要。”

oneAPI：構(gòu)建生態(tài)的最強(qiáng)工具

處理器領(lǐng)域最熱門的概念是異構(gòu)計(jì)算，包含了標(biāo)量（Scalar）、矢量（Vector）、矩陣（Matrix）和空間（Spatial）四大計(jì)算架構(gòu)，對(duì)應(yīng)了CPU、GPU、ASIC、FPGA等不同處理器類型。

異構(gòu)計(jì)算可以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心多樣化的計(jì)算負(fù)載，但要讓各種芯片充分發(fā)揮潛能，需要一個(gè)高效的編程工具。為此，英特爾提出了軟件項(xiàng)目“oneAPI”，該項(xiàng)目旨在提供一個(gè)統(tǒng)一的編程模型，以簡(jiǎn)化跨不同計(jì)算架構(gòu)的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工作。

oneAPI是一個(gè)非常底層的抽象框架，將包含兩個(gè)部分：一是跨架構(gòu)的編程語(yǔ)言Data Parallel C++（DPC++），二是滿足不同領(lǐng)域需求的跨架構(gòu)庫(kù)的集合。

據(jù)英特爾介紹，在卓越原生高級(jí)語(yǔ)言性能和基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)放式規(guī)范的加持下，oneAPI為開(kāi)發(fā)者帶來(lái)更高的生產(chǎn)效率和毫不妥協(xié)的性能。更為重要的是，得益于采用全新的DPC++語(yǔ)言，使得基于oneAPI的英特爾?FPGA開(kāi)發(fā)和加速工作量變得更容易。

Patrick認(rèn)為oneAPI目前不能達(dá)到最佳的硬件優(yōu)化結(jié)果。如果客戶花時(shí)間進(jìn)行定制化的細(xì)節(jié)硬件優(yōu)化和開(kāi)花，會(huì)得到比oneAPI更優(yōu)的結(jié)果。不過(guò)，“oneAPI能提供更快的新品上市時(shí)間，更簡(jiǎn)單，所以這是客戶需要權(quán)衡的一件事情?！彼麖?qiáng)調(diào)。

oneAPI的目標(biāo)是團(tuán)結(jié)各種開(kāi)發(fā)者，打造一個(gè)良好的生態(tài)系統(tǒng)。Patrick就表示，“英特爾在做更多FPGA平臺(tái)級(jí)的開(kāi)發(fā)，建立更多軟件的堆棧，更多主板的開(kāi)發(fā)工作，努力想給FPGA創(chuàng)造一些新的市場(chǎng)機(jī)遇。這需要FPGA有更多的能力來(lái)去適應(yīng)更多新應(yīng)用的場(chǎng)景，意味著需要和更多的系統(tǒng)集成商，增值服務(wù)的渠道商去合作，一起推動(dòng)FPGA的發(fā)展?！?/p>

據(jù)悉，英特爾在推動(dòng)FPGA生態(tài)發(fā)展方面已經(jīng)做了大量的投入。從2015年到如今四年的時(shí)間里，英特爾從事FPGA相關(guān)的人員，已經(jīng)增加了50%。除此之外，英特爾還于去年建立了英特爾FPGA中國(guó)創(chuàng)新中心。該中心也是英特爾全球最大的FPGA創(chuàng)新中心。英特爾希望未來(lái)三年能夠認(rèn)證1萬(wàn)名FPGA專業(yè)人才。