2.34納秒超低時(shí)延，滿足金融市場高頻交易，AMD發(fā)布新一代金融加速卡

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃晶晶）面對金融行業(yè)處理大量數(shù)據(jù)、即時(shí)交易的需求，AMD提供CPU到FPGA的全套解決方案支持快速地交易執(zhí)行。其中，在資本市場，HFT（高頻交易）對低時(shí)延格外看重，低時(shí)延是降低成本和獲得利潤的關(guān)鍵所在。

近日，AMD推出Alveo UL3422 加速卡，它是由 AMD Virtex UltraScale+ FPGA 提供支持，其采用新穎的收發(fā)器架構(gòu)，具備硬化且經(jīng)過優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)連接核，專為高速交易定制打造。它可實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延交易執(zhí)行，達(dá)到低于3納秒的 FPGA 收發(fā)器時(shí)延和突破性的“tick-to-trade”性能，這是標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)成 FPGA 無法實(shí)現(xiàn)的。AMD Alveo UL3422為交易商、做市商和金融機(jī)構(gòu)提供了一款針對機(jī)架空間和成本進(jìn)行優(yōu)化的纖薄型加速卡，旨在快速部署到各種服務(wù)器中。

高頻交易的需求點(diǎn)

高頻交易是使用算法非常迅速地實(shí)現(xiàn)tick-to-trade交易。它使用非常復(fù)雜的算法，以及要求非常高的硬件。通常是利用市場上非常小的價(jià)差以及市場的低效，在短時(shí)高頻發(fā)生的交易來獲得利潤。

因此，高頻交易主要有三大特點(diǎn)，一是要求低時(shí)延，只差幾微秒可能就是盈利幾百萬美元到虧損之間的差別。二是基礎(chǔ)設(shè)施也非常關(guān)鍵，要進(jìn)行高頻交易經(jīng)常需要在交易所租用服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)交易所的服務(wù)器共置，通過這樣的方式來獲得優(yōu)勢。有很多的高頻交易公司都是在交易所非常接近的地方或者就是在交易所來部署基礎(chǔ)設(shè)施。在機(jī)架上服務(wù)器的數(shù)量，對于高頻交易來說也非常重要。三是算法也能夠給高頻交易帶來優(yōu)勢，自適應(yīng)計(jì)算還能夠幫助高頻交易的交易商來實(shí)現(xiàn)監(jiān)管合規(guī)，這對于他們的效率也非常重要。

Alveo UL3422具有超低時(shí)延，且更具性價(jià)比

Alveo UL3422是AMD Alveo超低時(shí)延加速卡產(chǎn)品組合的一個(gè)最新成員，相比于一年前推出的Alveo UL3524，Alveo UL3422的設(shè)計(jì)更具有性價(jià)比，又能夠保持Alveo UL3524的諸多優(yōu)勢。

Alveo UL3422具有精簡功能集，與Alveo UL3524卡相比，它有優(yōu)化的連接，以及板載內(nèi)存。Alveo UL3422 加速卡減少了端口密度、板載內(nèi)存和連接選項(xiàng)，但依然采用相同的 AMD Virtex UltraScale+ VU2P FPGA 來實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延。

Alveo UL3422 加速卡具備787K LUT(可編程邏輯)，支持PCIe 4.0 x8系統(tǒng)總線，并板載多達(dá)16GB內(nèi)存。兩個(gè)QSFP-DD模塊提供了10G、25G網(wǎng)絡(luò)端口；兩個(gè)ARF6端口可以連接多張卡；PPS時(shí)鐘同步1個(gè)輸入接口，1個(gè)輸出接口，可以和外部單元交互，獲得精準(zhǔn)時(shí)間戳。有非常纖薄的尺寸規(guī)格，全高、半長（ FHHL ）尺寸規(guī)格封裝，適用于1U服務(wù)器，優(yōu)化機(jī)架空間能夠顯著節(jié)省共置服務(wù)器的費(fèi)用，也可以靈活適用于2U和4U服務(wù)器配置，可以增加每臺服務(wù)器卡的數(shù)量。

AMD主要通過GTF收發(fā)器來實(shí)現(xiàn)超低延時(shí)的目標(biāo)。AMD自適應(yīng)和嵌入式計(jì)算事業(yè)部的高級產(chǎn)品線經(jīng)理Shyam Chander解析，GTF和GTY兩種收發(fā)器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是一樣的，但GTF收發(fā)器比之前的GTY收發(fā)器性能提升約7倍，時(shí)延從16納秒降低到僅僅2.34納秒，主要是實(shí)現(xiàn)了最大的硬化。而tick-to-trade這個(gè)時(shí)延能夠降低40%到49%，相當(dāng)于14納秒（13.9納秒），尤其是對于金融行業(yè)的交易來說，這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢。

Shyam Chander進(jìn)一步表示，GTY的收發(fā)器是能夠在Virtex UltraScale+ 所有納米級別的產(chǎn)品上都可以有的，包括16納米。但是GTF僅僅是在VirtexUltraScale+ VU2P FPGA芯片上，專為超低時(shí)延市場開發(fā)的一款收發(fā)器，無論是Alveo UL3422，還是之前推出的AlveoUL3524都是基于這樣的芯片，能夠支持超低時(shí)延的應(yīng)用需求。

Alveo UL3422加速卡可以用于支持算法、交易，F(xiàn)PGA和DSP塊能夠?qū)崿F(xiàn)加速，能夠執(zhí)行客戶的交易策略，它內(nèi)置的RAM可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的迅速訪問和存儲，DDR4可以用于存儲訂單簿信息和歷史定價(jià)的數(shù)據(jù)。

AMD提供不同的加速卡產(chǎn)品組合，應(yīng)用各種算法交易用例，主要分為三類。第一類是時(shí)延低于20納秒的超低時(shí)延FPGA，這類交易對速度要求高，算法要求簡潔明了；Alveo UL3422和AlveoUL3524等產(chǎn)品可滿足這類需求。第二類是時(shí)延低于100納秒的低時(shí)延FPGA，包括FPGA和自適應(yīng)的SoC，對時(shí)間的要求可以放松一些，算法復(fù)雜程度有所提高，數(shù)據(jù)的數(shù)量也會更加大，會進(jìn)行更加深層次的歷史模型的分析。Alveo V80可滿足需求。

第三類是傳統(tǒng)的CPU交易，延時(shí)低于1000納秒，在處理過程中數(shù)據(jù)主要通過CPU的主機(jī)來進(jìn)行處理和計(jì)算，數(shù)據(jù)傳輸是通過NIC實(shí)現(xiàn)的。Alveo X3522能夠支持這些低時(shí)延的CPU交易，EPYC、銳龍都能夠滿足相關(guān)的工作負(fù)載和用例的需求。

生態(tài)合作，加快開發(fā)設(shè)計(jì)

Alveo UL3422 加速卡通過利用可用的基礎(chǔ)設(shè)施生態(tài)系統(tǒng)解決方案和參考設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)快速部署，從而為交易開發(fā)人員提供快速完成設(shè)計(jì)并投入市場所需的優(yōu)勢。其由不斷壯大的生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴解決方案網(wǎng)絡(luò)提供支持，這些解決方案提供 IP 和開發(fā)框架，以實(shí)現(xiàn)交易解決方案的快速實(shí)施。例如Exegy 是一家端到端前臺交易解決方案提供商，它能夠預(yù)構(gòu)建的基礎(chǔ)設(shè)施IP可以實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延，運(yùn)行時(shí)堆棧和API也簡化了開發(fā)。Hypertec 是一家面向金融服務(wù)行業(yè)的硬件、云和增值解決方案提供商，Xelera Technologies 是一家面向高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)（ ML ）應(yīng)用的軟件提供商， 與 AMD 合作助力應(yīng)對高頻交易中機(jī)器學(xué)習(xí)算法的時(shí)延缺陷。

Alveo UL3422 采用 AMD Vivado 設(shè)計(jì)套件支持傳統(tǒng) FPGA 流程，并附帶一套參考設(shè)計(jì)和性能基準(zhǔn)，使 FPGA 設(shè)計(jì)人員能夠快速探索關(guān)鍵指標(biāo)并根據(jù)規(guī)范制定定制交易策略。

AMD 為開發(fā)人員提供了開源且受到社區(qū)支持的FINN開發(fā)框架，令低時(shí)延 AI 模型能夠部署到高性能交易系統(tǒng)中。FINN 項(xiàng)目采用 PyTorch 和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)量化技術(shù)，旨在縮小 AI 模型尺寸的同時(shí)保持準(zhǔn)確性。FINN 編譯器可生成能與 AMD FPGA 共同使用的量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ QNN ）硬件 IP 塊。

小結(jié)：

AMD的UL3422正是因?yàn)槭袌錾峡蛻艏纫獢?shù)據(jù)傳輸快又要尺寸小價(jià)格合適，這實(shí)際是工作負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需求之間的平衡。除了金融科技之外，在科研活動(dòng)當(dāng)中，很多數(shù)據(jù)饋送的處理需要交換機(jī)中來完成，如果有一個(gè)交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)超低時(shí)延，也是非常重要的要求，AMD同樣看到了這樣的應(yīng)用趨勢。