ADI收購(gòu)了一家eFPGA公司，可重構(gòu)芯片成為FPGA發(fā)展新風(fēng)向？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）日前，F(xiàn)lex Logix在其官網(wǎng)發(fā)文稱，該公司已將其技術(shù)資產(chǎn)出售給一家大型上市公司，其技術(shù)資產(chǎn)和技術(shù)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)被收購(gòu)，并且現(xiàn)有的客戶也已經(jīng)得到處理。據(jù)悉，這家發(fā)起收購(gòu)的上市公司是ADI。

圖源：Flex Logix官網(wǎng)

對(duì)于收購(gòu)Flex Logix，ADI 執(zhí)行副總裁兼業(yè)務(wù)部總裁 Gregory Bryant在LinkedIn相關(guān)帖子中表示，“我很高興歡迎Flex Logix的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)加入ADI！這個(gè)團(tuán)隊(duì)是[eFPGA]技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，在我們繼續(xù)引領(lǐng)智能邊緣的征程中，他們與我們一起前進(jìn)。Flex Logix的eFPGA技術(shù)（可將FPGA結(jié)構(gòu)無(wú)縫集成到SoC和ASIC 中）是讓我們能夠構(gòu)建差異化平臺(tái)并幫助解決客戶最大挑戰(zhàn)的關(guān)鍵構(gòu)建模塊之一。”

Flex Logix是誰(shuí)？

介紹資料顯示，F(xiàn)lex Logix是一家總部位于美國(guó)的半導(dǎo)體初創(chuàng)公司，創(chuàng)立于2014年。Flex Logix公司創(chuàng)立的目標(biāo)是助力打造具有行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的可重構(gòu)芯片，為半導(dǎo)體和系統(tǒng)公司提供領(lǐng)先的eFPGA、DSP/SDR 和AI推理解決方案。

成立之初，F(xiàn)lex Logix主要提供IP解決方案，尤其是eFPGA的IP，借助這些IP，設(shè)計(jì)人員可以輕松地將FPGA嵌入到所設(shè)計(jì)的SoC中，打造成為具有可重構(gòu)特性的芯片。2019年，F(xiàn)lex Logix宣布進(jìn)軍芯片行業(yè)，并推出了一個(gè)MAC引擎，支持eFPGA將矩陣分解成向量后進(jìn)行操作。

隨后，F(xiàn)lex Logix推出了號(hào)稱是全球最快的推理芯片——InferX X1芯片。Flex Logix在擁有數(shù)個(gè)專利的業(yè)界領(lǐng)先的eFPGA互連技術(shù)上，結(jié)合上述提到的專為AI推理運(yùn)算而優(yōu)化的nnMAXtm乘加器（MAC）， 研發(fā)了InferXtm X1邊緣推理芯片。

產(chǎn)品信息顯示，InferX X1的推理體系結(jié)構(gòu)針對(duì)邊緣應(yīng)用程序所需的低延遲操作進(jìn)行了優(yōu)化。它將眾多一維張量處理器與可重新配置的高帶寬，互連結(jié)合在一起。這使其有著極高的MAC利用率以及出眾的能效比——只需要一顆x32的DRAM， 就可以達(dá)到8TOPS的算力。這款芯片可以支持語(yǔ)音、圖像、視頻等任何基于TensorFlow-Lite或ONNX的模型和算法，特別適用于大型的模型算法和實(shí)時(shí)識(shí)別。Flex Logix當(dāng)時(shí)表示，InferX X1的推理性能是當(dāng)時(shí)市面上主流芯片的10倍。

2020年10月，F(xiàn)lex Logix進(jìn)一步完善了InferX X1，并推出了InferX X1P1 PCIe板。InferX X1P1板卡是一個(gè)半高、半長(zhǎng)的PCIe板卡，其上搭載有單顆InferX X1芯片和單個(gè)LPDDR4x DRAM。另外還有一個(gè)nferX X1P4 板，與X1P1尺寸相同，但搭載4顆InferX X1芯片。

除了自己推出推理芯片和板卡，F(xiàn)lex Logix也曾和其他廠商合作過(guò)芯片。2022年7月，F(xiàn)lex Logix與全球領(lǐng)先的無(wú)線連接和智能傳感技術(shù)及集成IP解決方案的授權(quán)許可廠商CEVA宣布成功推出世界上第一個(gè)集成CEVA-X2 DSP指令擴(kuò)展接口的Flex Logix EFLX嵌入式FPGA (eFPGA)芯片產(chǎn)品。這款A(yù)SIC器件稱為SOC2，支持靈活和可更改的指令集，以滿足要求嚴(yán)苛且不斷變化的處理工作負(fù)載。該產(chǎn)品由Bar-Ilan大學(xué)SoC實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)，并采用臺(tái)積電16 nm技術(shù)流片。

不過(guò)，到2023年有外媒報(bào)道稱，F(xiàn)lex Logix改變了其商業(yè)模式，從銷售人工智能加速器芯片轉(zhuǎn)變?yōu)槭跈?quán)DSP和人工智能AI加速IP，以集成到實(shí)施視覺(jué)算法的SoC中。在此過(guò)程中，InferX X2芯片在流片之前就停止了，最新的InferX 2.5版成為Flex Logix可授權(quán)的IP產(chǎn)品。如果采用臺(tái)積電5nm工藝，InferX 2.5可實(shí)現(xiàn)5到6平方毫米芯片面積，并提供原生的INT16算力和DSP復(fù)數(shù)運(yùn)算。

如今，回歸到IP業(yè)務(wù)的Flex Logix選擇了被并購(gòu)的道路，已經(jīng)成為ADI麾下的一員。

eFPGA的價(jià)值

無(wú)論是芯片還是IP，F(xiàn)lex Logix最為人熟知的還是eFPGA。 所謂的eFPGA，全稱為嵌入式FPGA，顧名思義是將類似于FPGA的可編程邏輯陣列嵌入到ASIC或SoC中。

和ASIC相比，絕大多數(shù)的FPGA設(shè)計(jì)都無(wú)法達(dá)到同樣的運(yùn)行頻率。但這其實(shí)是以己之短攻人所長(zhǎng)，F(xiàn)PGA器件并不是以器件頻率高而取勝，其優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)極高的硬件并行處理能力、深度流水線、以及高位寬總線等方式，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，尤其適用于需要大數(shù)據(jù)并行的推理應(yīng)用。

eFPGA的本質(zhì)也是可編程邏輯器件，不過(guò)eFPGA去除了傳統(tǒng)FPGA大量存在的IO資源。因此，和傳統(tǒng)FPGA器件相比，eFPGA具有很多突出的優(yōu)勢(shì)。首先，eFPGA具有更高的性能，其帶寬吞吐量不受IO限制，而是通過(guò)廣泛的并行接口連接到SoC上，數(shù)據(jù)吞吐能力顯著提升；其次，eFPGA具有更高的功效，由于去除了傳統(tǒng)FPGA里較為耗電的IO，eFPGA能效水平顯著提升；第三，eFPGA更具成本優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)FPGA的邏輯資源和接口資源都是固定的，客戶只能挑選較為合適的FPGA產(chǎn)品，而eFPGA可以根據(jù)客戶的需求自主定義資源容量，不僅靈活性更高且性價(jià)比凸顯。

根據(jù)Achronix分享的數(shù)據(jù)，與獨(dú)立的FPGA相比，該公司提供的Speedcore eFPGA能夠帶來(lái)90%成本降低，59%功耗降低，10倍帶寬提升和90%延遲降低等優(yōu)點(diǎn)。

因此，將eFPGA植入到SoC里，可以幫助SoC提高整體性能，并降低系統(tǒng)功耗。同時(shí)，更為重要的一點(diǎn)是，相較于ASIC較為窄的應(yīng)用面，eFPGA的加入拓寬了SoC的應(yīng)用范疇，讓SoC具有了更高的靈活性，這就是可重構(gòu)芯片的魅力。

eFPGA是可重構(gòu)的理想方案

一般而言，eFPGA的開(kāi)發(fā)流程與傳統(tǒng)FPGA、ASIC或SoC的開(kāi)發(fā)流程并無(wú)二致，總結(jié)起來(lái)都是邏輯綜合、布局布線、時(shí)序優(yōu)化等。而當(dāng)SoC中有了eFPGA，就可以體現(xiàn)出很好的可重構(gòu)優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于可重構(gòu)芯片的概念，大家都已經(jīng)不陌生。將eFPGA嵌入到SoC之后，可以讓SoC的使用更加靈活。比如，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)eFPGA作為GPIO資源，這個(gè)時(shí)候只需要很少的邏輯資源就可以豐富接口資源，這種方式并不擔(dān)心板級(jí)硬件方案的變化。同時(shí)，和大量配置GPIO資源的PLD相比，有著很高的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

eFPGA還可以作為SoC里面的協(xié)處理器，如上所述，高數(shù)據(jù)并行是FPGA的典型優(yōu)勢(shì)，因此可以幫助CPU處理器大數(shù)據(jù)，在英特爾和AMD公司的芯片都已經(jīng)有具體的應(yīng)用。同時(shí)，F(xiàn)PGA作為協(xié)處理器時(shí)，設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)FPGA進(jìn)行特定程序算法優(yōu)化，可以大大提高對(duì)特定應(yīng)用程序的執(zhí)行效率，同時(shí)還可以大大降低系統(tǒng)的功耗，并降低系統(tǒng)TCO。

eFPGA也可以是SoC里面單純的加速器，在自動(dòng)駕駛、5G、計(jì)算存儲(chǔ)加速和人工智能等領(lǐng)域，eFPGA有著非常廣闊的空間。Achronix此前指出，和傳統(tǒng)FPGA不同，其他ASIC處理單元和eFPGA之間的互連功能也可以針對(duì)低延遲和高帶寬進(jìn)行優(yōu)化，值得eFPGA作為加速器可以全面優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸。

此外，eFPGA還有一個(gè)典型的應(yīng)用就是作為協(xié)議棧，其靈活性可以讓SoC支持更多的協(xié)議，這在今天的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域是非常重要的一點(diǎn)。

當(dāng)然，使用eFPGA也伴隨著一些挑戰(zhàn)。首先是制程兼容性，當(dāng)前Achronix的Speedcore eFPGA IP可用于臺(tái)積電的16FF+、16FFC、12FFC、7nm、5nm和3nm工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)，但并不是所有eFPGA都是全節(jié)點(diǎn)覆蓋，這會(huì)給eFPGA的使用帶來(lái)一些限制。其次是對(duì)于邏輯資源的判定，用戶對(duì)于可重構(gòu)芯片的定義是提供恰到好處的邏輯資源以提供自由使用，過(guò)多或過(guò)少都會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。還有，eFPGA的本質(zhì)還是FPGA，雖然當(dāng)前FPGA工具已經(jīng)足夠強(qiáng)大，但是其應(yīng)用門檻依然存在。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)貝哲斯咨詢的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2023年的81億美元增長(zhǎng)到2028年的156億美元。FPGA主要有三個(gè)產(chǎn)品類型：千萬(wàn)門級(jí)FPGA芯片、億門級(jí)FPGA芯片以及嵌入式可編程器件，其中eFPGA便屬于嵌入式可編程器件。eFPGA的優(yōu)勢(shì)在于靈活性，能夠提供設(shè)計(jì)復(fù)用能力、在產(chǎn)品定型后修復(fù)錯(cuò)誤或更改算法的能力。雖然整體FPGA市場(chǎng)仍然是“小而美”，不過(guò)eFPGA有望隨著可重構(gòu)芯片的發(fā)展，賦能更廣泛的終端市場(chǎng)。