5G與AI為FPGA帶來又一次成長機(jī)會(huì)，F(xiàn)PGA的未來在哪

2020年，FPGA行業(yè)今非昔比，5G、AI也為這個(gè)行業(yè)帶來了難得的機(jī)會(huì)。隨著英特爾收購Altera、AMD收購賽靈思，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大廠就所剩無幾，F(xiàn)PGA這個(gè)獨(dú)立的種類是否就

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，預(yù)示著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局仍有重塑可能……

2020年，F(xiàn)PGA行業(yè)今非昔比，5G、AI也為這個(gè)行業(yè)帶來了難得的機(jī)會(huì)。隨著英特爾收購Altera、AMD收購賽靈思，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大廠就所剩無幾，F(xiàn)PGA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)，F(xiàn)PGA的未來在哪？探索科技（Tecusgar）誠邀Achronix產(chǎn)品營銷高級(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，F(xiàn)PGA的又一次成長機(jī)會(huì)

自2020年初以來，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，美國遠(yuǎn)程醫(yī)療市場(chǎng)將增長7倍，未來五年的復(fù)合年增長率將達(dá)到驚人的38%。僅在2020年，該預(yù)測(cè)的增長目標(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電信合作，推動(dòng)了中國首次通過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。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，F(xiàn)PGA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，并具有近乎無限的靈活性來適應(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，F(xiàn)PGA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，這些都是大型并購中的一部分。幾年前，英特爾收購了Altera的FPGA業(yè)務(wù)，并于2020年收購了Habana的人工智能加速技術(shù)。隨著英特爾收購Altera、AMD收購賽靈思，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大廠就所剩無幾，F(xiàn)PGA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

在過去的2-3年中，F(xiàn)PGA技術(shù)得到了越來越多的應(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、以及用于可編程無線電和前傳融合的5G基礎(chǔ)設(shè)施。

Achronix通過完整的FPGA技術(shù)組合來滿足這些應(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)用的開發(fā)都可用一個(gè)工具鏈來完成，以便于各種部署模式的開發(fā)?；谂_(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，從而簡化了開發(fā)過程。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，簡化了整個(gè)開發(fā)過程。

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。具體展開如下：

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、傳輸和連接所有這些數(shù)據(jù)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。在簡化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?；谥悄芎烷_放的原則，O-RAN架構(gòu)是在開放硬件和云上構(gòu)建虛擬化無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）的基礎(chǔ)，并具有嵌入式人工智能來支持射頻單元控制。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。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，美國有29個(gè)州通過了允許自動(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輛無人駕駛車輛組成的車隊(duì)，這標(biāo)志著中國首次部署無人駕駛車輛。

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。

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