賽靈思的 FPGA已經(jīng)翻天覆地 并且提出三大愿景

1984 年，在硅谷工作的Bernie Vonderschmitt、Ross Freeman 和 Jim Barnett 共同構(gòu)建了一個(gè)設(shè)想，他們夢想創(chuàng)立一家不同于一般的公司。他們希望創(chuàng)建一家在整個(gè)新領(lǐng)域內(nèi)開發(fā)和推出先進(jìn)技術(shù)的公司。并且，他們還希望以這種方式領(lǐng)導(dǎo)它：在這里工作的人們熱愛他們的工作、享受工作的樂趣，并對他們所從事的工作著迷。他們創(chuàng)造性地推出了“無晶圓半導(dǎo)體”公司的概念。

圖2-1 Ross Freeman（左）是FPGA的發(fā)明人，Bernie Vonderschmitt（右）是賽靈思公司的創(chuàng)始人

RossFreeman，這位密西根大學(xué)的畢業(yè)生，1984年提出了在那個(gè)晶體管堪比黃金的時(shí)代最為激進(jìn)的想法——讓芯片就像一個(gè)空白的磁帶，可以隨由工程師在上面編程增添功能，就好像畫師在白布上任意涂鴉。而這念頭，又如一石激起千層浪，誕生了一個(gè)價(jià)值數(shù)十億美元的全新行業(yè)——可編程邏輯器件（PLD）?？?，牛人是這樣看IC layout的，這是Ross Freeman在檢查全球第一款FPGA--XC2064

時(shí)光荏苒，光陰如箭，30多年過去，RossFreeman最初構(gòu)建的可編程器件帝國已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，恰如人間的滄海桑田，賽靈思還是賽靈思 ，但是FPGA已經(jīng)不是原來的FPGA了！從最初的膠合邏輯到嵌入式邏輯處理再到云計(jì)算人工智能加速處理單元再到賽靈思第四任CEO Vitor Peng帶來的ACAP平臺(tái)，與時(shí)俱進(jìn)的賽靈思書寫了一個(gè)沒有競爭對手時(shí)不斷超越自己的勵(lì)志故事。

3月16日，剛上任不到兩個(gè)月的Vitor Peng來到中國，帶著他迷人的微笑，在長達(dá)近四個(gè)小時(shí)的時(shí)間里為中國媒體分享了他治下賽靈思的戰(zhàn)略并揭曉了一個(gè)有500億晶體管耗資10億美元打造的新品---ACAP平臺(tái)。

ACAP是什么？自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platform），這是一款超越FPGA功能的突破性產(chǎn)品，簡稱ACAP（讀A-開普），“它是一個(gè)高度集成的多核異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，能根據(jù)各種應(yīng)用與工作負(fù)載的需求從硬件層對其進(jìn)行靈活修改。ACAP 可在工作過程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的自適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)了 CPU 與 GPU 所無法企及的性能與性能功耗比?！盫ictor指出，“在大數(shù)據(jù)與人工智能迅速興起的時(shí)代，ACAP 理想適用于加速廣泛的應(yīng)用，其中包括視頻轉(zhuǎn)碼、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)壓縮、搜索、AI推斷、基因組學(xué)、機(jī)器視覺、計(jì)算存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)加速等。軟硬件開發(fā)人員將能夠針對端點(diǎn)、邊緣及云應(yīng)用設(shè)計(jì)基于 ACAP 的產(chǎn)品。首款 ACAP 產(chǎn)品系列，將是采用臺(tái)積電 7 nm工藝技術(shù)開發(fā)的代號為“Everest（珠穆朗瑪峰）”的產(chǎn)品系列，該產(chǎn)品將于今年年底實(shí)現(xiàn)流片。 ”

這是賽靈思耗資10億美元，1500名員工四年打造的心血，最高級別有500億的晶體管！

“ACAP未來將成為一種新的主流產(chǎn)品類型，我們公司是首先推出ACAP這類產(chǎn)品的公司，我們認(rèn)為未來需要這種更加靈活的能對工作負(fù)載適應(yīng)性的平臺(tái)，它會(huì)變成一個(gè)主流平臺(tái)，和CPU、GPU一樣會(huì)成為非常基礎(chǔ)性的未來世界構(gòu)建平臺(tái)。”他堅(jiān)定地表示?！癆CAP的推出，不僅是對業(yè)界一項(xiàng)重大的技術(shù)顛覆，更是我們自發(fā)明 FPGA 以來最卓著的工程成就。這款革命性的全新架構(gòu)是賽靈思更廣泛市場戰(zhàn)略的一部分，將幫助公司朝著 FPGA 以外的領(lǐng)域發(fā)展，并突破‘僅支持硬件開發(fā)者’的局限。ACAP 產(chǎn)品在數(shù)據(jù)中心以及我們廣泛市場領(lǐng)域的應(yīng)用，將加速自適應(yīng)算技術(shù)的廣泛普及，從而讓智能、互連、自適應(yīng)的世界更早成為現(xiàn)實(shí)?！?/p>

500億晶體管！ACAP 技術(shù)細(xì)節(jié)

ACAP 的核心是新一代的 FPGA 架構(gòu)，結(jié)合了分布式存儲(chǔ)器與硬件可編程的 DSP 模塊、一個(gè)多核 SoC 以及一個(gè)或多個(gè)軟件可編程且同時(shí)又具備硬件自適應(yīng)的計(jì)算引擎，并全部通過片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）實(shí)現(xiàn)互連。ACAP還擁有高度集成的可編程I/O功能，根據(jù)不同的器件型號這些功能從集成式硬件可編程存儲(chǔ)器控制器，到先進(jìn)的SerDes收發(fā)器技術(shù)，前沿的RF-ADC/DAC和集成式高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）。

Victor表示軟件開發(fā)人員將能夠利用 C/C++、OpenCL 和 Python 等軟件工具應(yīng)用ACAP系統(tǒng)。同時(shí)，ACAP也仍然能利用 FPGA 工具從RTL 級進(jìn)行編程。

據(jù)透露，ACAP歷經(jīng)四年的研發(fā)，累積研發(fā)投資逾 10 億美元，每顆芯片有500億晶體管！賽靈思目前有超過 1500 名軟硬件工程師參與“ACAP 和Everest”的設(shè)計(jì)。目前，軟件工具已交付給主要客戶。首款“Everest”產(chǎn)品將于 2018 年實(shí)現(xiàn)流片，于 2019 年交付給客戶。

與當(dāng)今最新的 16 納米Virtex? VU9P FPGA 相比，“Everest”有望將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能提升20 倍！基于“Everest”的 5G 遠(yuǎn)程無線電頭端和目前最新的 16 納米無線電相比可將帶寬提升 4 倍。屆時(shí)，跨多個(gè)市場領(lǐng)域的各種應(yīng)用都能實(shí)現(xiàn)性能和功耗效率的顯著提升，這些市場包括汽車、工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)療、航空航天、測試、測量與仿真、音視頻與廣播以及消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場等。他表示賽靈思未來幾個(gè)月會(huì)陸續(xù)發(fā)布更多ACAP平臺(tái)詳細(xì)信息，如需了解更多信息，請?jiān)L問 china.xilinx.com。

賽靈思三大愿景

Victor Peng 于 2008 年加入賽靈思，加入賽靈思之前，Peng 曾擔(dān)任 AMD 公司圖形產(chǎn)品部（GPG）芯片工程企業(yè)副總裁，是 AMD 核心芯片工程團(tuán)隊(duì)的主要領(lǐng)導(dǎo)人，負(fù)責(zé)為圖形、游戲主機(jī)產(chǎn)品、CPU 芯片和消費(fèi)者業(yè)務(wù)部門提供支持。擁有CPU、GPU和FPGA經(jīng)歷的他，更能深刻理解處理器技術(shù)未來的發(fā)展。

他表示他的治理愿景是旨在為賽靈思帶來新發(fā)展、新技術(shù)和新方向，打造“自適應(yīng)的智能世界”。在該世界中，賽靈思將超越 FPGA 的局限，推出高度靈活且自適應(yīng)的全新處理器及平臺(tái)產(chǎn)品系列，為用戶從端點(diǎn)到邊緣再到云端多種不同技術(shù)的快速創(chuàng)新提供支持?！耙郧拔覀冊贔PGA領(lǐng)域，已經(jīng)沒有競爭對手，現(xiàn)在我們進(jìn)入了更高級的處理器領(lǐng)域，競爭對手可能是來自CPU的也可能是來自GPU的，這是一個(gè)更高級別的競爭。”他表示。這意味著英特爾、Nvidia等公司將成為賽靈思未來的競爭對手。

要適應(yīng)這樣的競爭，他提出未來賽靈思三大戰(zhàn)略：

一、“數(shù)據(jù)中心加速領(lǐng)先”提為發(fā)展新重點(diǎn)

他指出賽靈思正在加強(qiáng)與關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心客戶、生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴及軟件應(yīng)用開發(fā)商的合作力度，以進(jìn)一步推動(dòng)計(jì)算加速、計(jì)算存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)加速領(lǐng)域的創(chuàng)新與部署。數(shù)據(jù)中心是一個(gè)快速普及技術(shù)的領(lǐng)域，以此為重點(diǎn)，可以讓客戶迅速受益于賽靈思技術(shù)為各種應(yīng)用所帶來的數(shù)量級提升的性能和單位功耗性能優(yōu)勢，其中包括人工智能（AI）推斷、視頻與圖像處理、基因組學(xué)等應(yīng)用。

二、加速主流市場的發(fā)展

在這些主流市場中，賽靈思一直是關(guān)鍵技術(shù)的領(lǐng)先者而且擁有深厚的市場根基。這些市場包括八大市場領(lǐng)域：汽車、無線基礎(chǔ)設(shè)施、有線通信、音頻、視頻與廣播、航空航天、工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)療、測試、測量與仿真以及消費(fèi)類電子技術(shù)。這些主流市場與客戶仍然是賽靈思的核心，公司將繼續(xù)積極推進(jìn)上述領(lǐng)域的創(chuàng)新。

三、驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)計(jì)算，推出ACAP 平臺(tái)

Victor 指出未來的處理器平臺(tái)靈活處理負(fù)載需求，適應(yīng)各種計(jì)算需求，ACAP 其實(shí)是高度集成的多核異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，能針對各種應(yīng)用與工作負(fù)載的需求，從硬件層進(jìn)行更改變化。ACAP 的自適應(yīng)能力可支持在工作過程中以毫秒級動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了 CPU 與 GPU 所無法企及的性能水平與單位功耗性能。

Peng指出：“雖然 FPGA 與 Zynq? SoC 技術(shù)仍然是我們業(yè)務(wù)的核心，但賽靈思今后將不再僅僅是一家 FPGA 企業(yè)。FPGA技術(shù)是我們的傳統(tǒng)，我們在此基礎(chǔ)上已發(fā)展了多年，包括在可編程芯片上全面集成了 SoC，開發(fā)出了 3D IC，構(gòu)建了軟件開發(fā)框架，并創(chuàng)建了合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，為行業(yè)提供了獨(dú)一無二的產(chǎn)品。ACAP 的發(fā)明，意味著我們將上述創(chuàng)新提升到了一個(gè)新的高度，在當(dāng)前以及未來我們將為數(shù)據(jù)中心與我們的主流市場創(chuàng)造更多的價(jià)值?！?/p>

自從2015年英特爾167億美元收購FPGA領(lǐng)域老二Altera后，賽靈思一直在不斷超越自己，從工藝從架構(gòu)方面顛覆傳統(tǒng)的FPGA ，現(xiàn)在人工智能技術(shù)普及、智能化趨勢日益明顯，新一代自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)ACAP也應(yīng)運(yùn)而生了希望ACAP帶來更多顛覆性產(chǎn)品。畢竟它的軟硬件可編程自適應(yīng)計(jì)算引擎、下一代可編程邏輯單元都是很新的技術(shù)，可以適應(yīng)靈活多變的處理需求。