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      深度解讀：Intel最新的FPGA Agilex

      堅(jiān)白 ? 來源：電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者：陸楠 ? 2019-04-03 09:08 ? 次閱讀
      今天（4月3日），Intel終于發(fā)布了他們最新的FPGA——Agilex，但是，這是一顆傳統(tǒng)意義上的FPGA嗎？還是Stratix 10的升級(jí)版？
      不同于曾經(jīng)的競爭對(duì)手，作為全球FPGA前雙雄之一的Altera，在被Intel收購后，似乎沉默了很久——Intel以數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)為中心的導(dǎo)向，使其FPGA的產(chǎn)品迭代被處理器和加速卡業(yè)務(wù)的節(jié)奏緊密的捆綁在一起。
      這涉及到Intel的市場戰(zhàn)略。在FPGA行業(yè)里面工作了三十多年，Patrick Dorsey見證了5代的FPGA產(chǎn)品的發(fā)展，他目前擔(dān)任英特爾可編程解決方案事業(yè)部首席產(chǎn)品營銷官，他認(rèn)為現(xiàn)在正是從電腦為中心逐漸轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)為中心的時(shí)代，“客戶需要深刻的理解數(shù)據(jù)，因?yàn)槭袌霰冗^去任何時(shí)候變化的更快，” Dorsey在接受電子發(fā)燒友的采訪時(shí)說。“我們要了解面對(duì)的挑戰(zhàn)，并推出合適的產(chǎn)品?！?/div>

      變化和挑戰(zhàn)

      “以數(shù)據(jù)為中心的時(shí)代”并非一個(gè)概念，結(jié)合分析機(jī)構(gòu)和Intel自己的調(diào)研，預(yù)期到2020年，普通用戶每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為1.5GB，智慧醫(yī)院每天3TB，自動(dòng)駕駛每天達(dá)4TB，而聯(lián)網(wǎng)飛機(jī)和智慧工廠每天分別達(dá)到了40TB和1PB！
      這個(gè)變化的趨勢推動(dòng)了數(shù)據(jù)處理市場需求的轉(zhuǎn)型并推動(dòng)了創(chuàng)新，其中一個(gè)重要方向是高度定制化的軟硬件方案。Dorsey表示，不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)處理的需求不同，在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域和邊緣設(shè)備端，用戶需求是能夠?qū)崟r(shí)抽取包括圖像、視頻和視覺信息在內(nèi)的數(shù)據(jù)；在通信基礎(chǔ)設(shè)施端，用戶需要高帶寬融合處理能力；在云端和相關(guān)企業(yè)，需求則是能夠高效的管理、組織和處理激增的數(shù)據(jù)。
      “如日本的Rakuten（樂天株式會(huì)社）需要做負(fù)載平衡，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以平衡網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的數(shù)據(jù)工作?！?Dorsey舉例說，“中國移動(dòng)的做法則是把網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬化，通過硬件虛擬化來提高數(shù)據(jù)處理和分析的效率?！?/div>

      用FPGA實(shí)現(xiàn)加速

      與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的關(guān)鍵詞是：實(shí)時(shí)、帶寬以及高速儲(chǔ)存和分析處理。對(duì)系統(tǒng)的要求集中在處理和加速性能上——這正符合Intel所致力的產(chǎn)品規(guī)劃：以Xeon為代表的處理器+以FPGA為核心的加速器。前者在全球數(shù)據(jù)處理服務(wù)器市場已經(jīng)居于壟斷地位，現(xiàn)在是該FPGA發(fā)力了，于是，Agilex誕生了。
      用Dorsey的話來說，Agilex是一款“全面借助于Intel自己的能力”開發(fā)的FPGA，具體而言就是Intel自研的基礎(chǔ)架構(gòu)、Intel的處理技術(shù)、Intel的3D封裝和Intel的軟件。實(shí)際上，Agilex的確體現(xiàn)了你能想象到的所有與Intel相關(guān)的技術(shù)資源。

      解讀Agilex

      把Agilex想象成傳統(tǒng)的FPGA或者Stratix 10的升級(jí)版是錯(cuò)誤的，它完全是一個(gè)不同的產(chǎn)品。Agilex采用Intel的10nm工藝制程，在數(shù)據(jù)處理性能上，它采用了Intel第二代HYPERFLEX架構(gòu)，相較于上一代Stratix 10性能提升了40%，功耗降低了40%，DSP（FP16）性能高達(dá)40 TELOPS。存儲(chǔ)上，除了通用的DDR5和HBM，還有英特爾獨(dú)有的Optane。在數(shù)據(jù)收發(fā)速率上，Agilex的收發(fā)器速率達(dá)到112Gbps（目前業(yè)內(nèi)最高）！
      “需要留意的是BFLOAT16，這是一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)。谷歌的TPU里面已經(jīng)采用了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，” Dorsey 強(qiáng)調(diào)，“Agilex支持硬件化的BFLOAT16和FP16，這使得它更加適用于AI領(lǐng)域?！?/div>
      能夠進(jìn)行任意異構(gòu)3D集成是Agilex所強(qiáng)調(diào)的一個(gè)特點(diǎn)，這使得Agilex可以根據(jù)需要任意集成包括以芯片間3D封裝互聯(lián)的嵌入式多芯片互聯(lián)橋接、包含收發(fā)器、自定義I/O和自定義計(jì)算芯片在內(nèi)的芯片庫以及eASIC（英特爾去年收購的公司）定制芯片這些資源。
      圖：Agilex能夠進(jìn)行任意異構(gòu)3D集成
      這有賴于Intel最新推出的名為Foveros的全新邏輯晶圓3D堆疊技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)在邏輯晶圓上堆疊邏輯處理單元。該技術(shù)首次將晶圓的堆疊從傳統(tǒng)的無源中間互連層和堆疊儲(chǔ)存晶片擴(kuò)展到CPU、GPU和AI處理器等高性能邏輯晶圓。
      “我們可以把不同類型的芯片，不同的半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)封裝到FPGA內(nèi)部” Dorsey 解釋何為任意集成，“這樣就可以根據(jù)客戶或市場的需求，把最合適的功能、Chiplet封裝到一起，以快速實(shí)現(xiàn)用戶交付?！?/div>
      Intel的eASIC和ASIC提供了大量可重復(fù)使用的IP，這構(gòu)成了其所謂的“自定義邏輯連續(xù)體”，使得Agilex的靈活性較FPGA多了一層延展。
      有了靈活性和高性能，F(xiàn)PGA在系統(tǒng)中要充分發(fā)揮加速性能還需要與處理器之間保持一個(gè)高速通暢的連接，Intel的“內(nèi)存一致性”技術(shù)派上了用場——他們不久前推出的內(nèi)存一致性技術(shù)CXL是專為下一代數(shù)據(jù)中心應(yīng)用開發(fā)的高速“CPU到設(shè)備”和“CPU到內(nèi)存”的開放互連技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)CPU與工作負(fù)載加速器(如GPU、FPGA和其他專用加速器)之間的高速、高效互連，該技術(shù)運(yùn)行在PCIe GEN5上。Agilex是首款也是目前唯一一個(gè)支持Intel Xeon內(nèi)存一致性的加速器，
      圖：Agilex分成三個(gè)型號(hào)，通用型的F系列，強(qiáng)調(diào)高連接性能的I系列和高存儲(chǔ)、計(jì)算性能的M系列。
      Agilex的產(chǎn)品線規(guī)劃顯示了Intel對(duì)于不同市場需求的定義，在網(wǎng)絡(luò)方面，一方面是更快的數(shù)據(jù)路徑，一方面是基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)優(yōu)化和分散特性；在數(shù)據(jù)中心，融合工作負(fù)載需要加速，包括基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用和存儲(chǔ)的加速；在5G，需要滿足對(duì)不同階段的快速響應(yīng)和靈活性。
      “只有Intel可以同時(shí)滿足靈活性、快速優(yōu)化、全面自定義和定制化選擇這些選項(xiàng)，” Dorsey 說，“因?yàn)槲覀兺瑫r(shí)擁有FPGA、eASIC、ASIC和異構(gòu)3D集成技術(shù)使我們形成了一個(gè)自定義邏輯體。”
      顯然，對(duì)于Intel而言，Agilex的推出是其數(shù)據(jù)中心處理戰(zhàn)略的重要一環(huán)，而對(duì)于市場而言，智慧城市、智能制造、智能工廠等人工智能應(yīng)用場景又多了一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
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