英特爾Agilex FPGA的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)與解決方案

在當(dāng)今數(shù)字化進(jìn)程中，從邊緣到核心網(wǎng)再到數(shù)據(jù)中心的市場轉(zhuǎn)型加速，數(shù)據(jù)洪流席卷而來，各領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)處理靈活性和敏捷性的需求達(dá)到新高度。Agilex FPGA應(yīng)運(yùn)而生，融合Altera多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，為數(shù)據(jù)處理困境帶來新曙光。

數(shù)據(jù)激增引發(fā)的挑戰(zhàn)與需求

數(shù)據(jù)在計(jì)算技術(shù)演進(jìn)中占據(jù)核心地位。隨著其類型和處理方法的日益繁雜，決策者、供應(yīng)商及開發(fā)者面臨重重困難。當(dāng)前迫切需要兼具FPGA靈活性與ASIC性能、能效的方案，以契合特定市場對(duì)數(shù)據(jù)處理的嚴(yán)苛要求，如邊緣小型設(shè)備的高能效需求、網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)流處理及數(shù)據(jù)中心的低時(shí)延加速等。

圖1.海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生促使對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的需求迅速增加

Agilex FPGA的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)與解決方案

（一）架構(gòu)創(chuàng)新與性能提升

Altera運(yùn)用變革性架構(gòu)，將多元半導(dǎo)體元件集成于SiP。Agilex FPGA及SoC相較于前代，邏輯性能、功耗、DSP功能及設(shè)計(jì)效率均顯著優(yōu)化，有力支撐新一代高性能應(yīng)用，有效應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算挑戰(zhàn)。

（二）靈活性與定制化增強(qiáng)

借助先進(jìn)封裝技術(shù)整合不同芯片，Altera大幅提升靈活性與定制化水平。其專用芯片涵蓋低時(shí)延接口、高級(jí)模擬功能模塊、定制計(jì)算引擎及多種內(nèi)存等，精準(zhǔn)滿足多樣化應(yīng)用需求。

圖2.Altera匯集多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的獨(dú)特架構(gòu)創(chuàng)新，打造Agilex FPGA產(chǎn)品組合中最先進(jìn)的產(chǎn)品

Agilex FPGA的架構(gòu)組件詳解

（一）先進(jìn)邏輯結(jié)構(gòu)與Hyperflex FPGA架構(gòu)

采用英特爾先進(jìn)制程工藝的邏輯結(jié)構(gòu)，搭配第二代Hyperflex FPGA架構(gòu)及Hyper-Register寄存器，性能卓越。該架構(gòu)經(jīng)多重優(yōu)化，如設(shè)置高速旁路，無論設(shè)計(jì)是否適配，均可提升性能，顯著縮短寄存器信號(hào)時(shí)延，加速關(guān)鍵路徑。

圖3.利用高速旁路加速Hyper-Register，提升邏輯結(jié)構(gòu)性能

（二）強(qiáng)大的DSP與小芯片架構(gòu)

可變精度DSP模塊進(jìn)階，數(shù)千浮點(diǎn)運(yùn)算單元助力實(shí)現(xiàn)高達(dá)38TFLOPS（FP16或BF16）或19TFLOPS（FP32）的DSP性能，滿足高精度信號(hào)處理訴求。小芯片架構(gòu)優(yōu)勢(shì)顯著，突破傳統(tǒng)FPGA局限，依功能擇取制程工藝，靈活組合，加速產(chǎn)品創(chuàng)新周期。

圖4.傳統(tǒng)FPGA更新周期對(duì)比基于小芯片的FPGA的更新周期

（三）創(chuàng)新封裝與高性能接口

運(yùn)用EMIB等先進(jìn)封裝技術(shù)集成異構(gòu)組件，如將小芯片與FPGA芯片高效整合。支持PCIeGen5和CXL等高性能處理器接口，PCIeGen5提升傳輸速率，CXL保障緩存與內(nèi)存一致性，降低系統(tǒng)成本，提升整體性能。

圖5.多個(gè)特定功能芯片的靈活異構(gòu)封裝

（四）先進(jìn)內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)

鑒于內(nèi)存對(duì)計(jì)算性能的關(guān)鍵作用，Agilex FPGA構(gòu)建全面內(nèi)存層次，涵蓋嵌入式、封裝及片外內(nèi)存。其中HBM內(nèi)存帶寬出眾，集成于封裝內(nèi)可降功耗、減尺寸、提性能，同時(shí)支持多種外部內(nèi)存接口，為用戶提供多元選擇。

圖6.Agilex FPGA支持先進(jìn)的內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)，包括片上、封裝及板載內(nèi)存

創(chuàng)新集成與應(yīng)用開發(fā)支持

Altera融合多項(xiàng)創(chuàng)新，借EMIB技術(shù)打造可擴(kuò)展FPGA平臺(tái)，具備高帶寬接口互連、緩存一致性加速、架構(gòu)優(yōu)化、強(qiáng)大收發(fā)器鏈路、高效IP集成等關(guān)鍵特性，全方位提升定制化與靈活性。英特爾提供OpenVINO 及oneAPI工具套件，簡化多計(jì)算引擎編程，助力開發(fā)者高效利用Agilex FPGA。

廣泛應(yīng)用與深遠(yuǎn)影響

Agilex FPGA可按需定制，全面覆蓋從邊緣到云端的應(yīng)用場景，如數(shù)據(jù)中心的復(fù)雜分析、核心網(wǎng)的NFV與5G通信、邊緣計(jì)算的多行業(yè)應(yīng)用等。其創(chuàng)新架構(gòu)為各領(lǐng)域帶來性能、準(zhǔn)確性、靈活性及定制化水平的飛躍，有力推動(dòng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

Agilex FPGA憑借其創(chuàng)新的架構(gòu)、強(qiáng)大的性能和廣泛的應(yīng)用支持，為從邊緣到云端的數(shù)據(jù)處理帶來了全新的解決方案。它整合了Altera在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累，在提升性能、準(zhǔn)確性和靈活性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高度定制化，滿足了不同市場的多樣化需求。隨著數(shù)據(jù)時(shí)代的持續(xù)發(fā)展，Agilex FPGA有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動(dòng)各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新升級(jí)。