應對復雜多變的邊緣AI場景，英特爾以全新FPGA加速迭代

據(jù)GMI預測， 2021 年FPGA市場規(guī)模超過 60 億美元，且在 2022 年～ 2028 年間將以超過 12% 的復合年增長率增長。市場增長的動力主要來自數(shù)據(jù)中心中AI 和ML技術在邊緣計算應用中的落地。

FPGA具備低成本集成、高性能和高能效的特點，在很多需要快速迭代的計算場景中，提供了比ASIC更大的靈活性、部署和成本優(yōu)勢。在近日召開的2022英特爾FPGA中國技術周的活動中，英特爾數(shù)據(jù)中心與人工智能集團副總裁兼可編程解決方案事業(yè)部產品營銷總經(jīng)理Deepali Trehan和英特爾可編程方案事業(yè)部中國總經(jīng)理葉唯琛，就FPGA的市場前景、英特爾FPGA的優(yōu)勢和最新產品進行了精彩的分享。

市場需求旺盛：應對AI邊緣計算復雜場景

盡管消費、PC和計算領域面臨著下行態(tài)勢，但FPGA仍具備旺盛的增長潛力。包括AI在內，目前很多新興標準正在演化，而FPGA在這些基礎設施加速、云加速和邊緣計算領域中能夠發(fā)揮關鍵作用。FPGA的內在價值是可編程性和靈活性，因此可以賦予AI更高的靈活性，尤其是在邊緣領域運行AI相關工作負載時，能夠為其特定工作負載進行優(yōu)化，這一點至關重要。

“當前不僅AI的算法正在進行迭代，AI的應用場景也越來越擴展。在這樣一個快速變化的場景和多樣算法的前提下，實際上專用芯片是很難滿足需求的?！比~唯琛分享到，“所以在現(xiàn)在包括今后很多年，利用FPGA的靈活性以及快速迭代的方式來進行AI的邊緣計算，實際上應用場景會越來越廣泛?！?

以視頻為例，目前視頻正從4K演進到8K，需要越來越多的處理能力和算力，而下一代處理器則需要更大的帶寬進行加速。Deepali Trehan表示，在每個需要處理復雜工作負載的新興領域，如6G、AI等，F(xiàn)PGA都將發(fā)揮其關鍵作用。

英特爾FPGA的獨到優(yōu)勢：制程、技術和生態(tài)

英特爾FPGA產品有其獨到的優(yōu)勢，一是來自英特爾制造的優(yōu)勢、二是其領先的產品技術、三是其完整的計算和加速產品生態(tài)。

從供應鏈和工藝角度來看，雖然供應鏈在過去一段時間遭遇了沖擊，但憑借英特爾制造的優(yōu)勢，其FPGA產品可以保證供應鏈的安全性，并且Intel 7的工藝制程為其FPGA提供了更具性能和功耗優(yōu)勢的基礎。

從產品領導力的角度來看，Agilex性能功耗比不僅在市場上得到了非常正面的反饋，諸多用戶的認可，同時也被用戶應用在方方面面，以解決多樣化問題，并推動用戶創(chuàng)新。

從其生態(tài)和產品布局來看，F(xiàn)PGA 在整個英特爾 XPU 戰(zhàn)略中扮演著重要角色，可以為用戶帶來全方位的加速體驗。英特爾的CPU、GPU和FPGA團隊緊密合作，因此可以確保所有產品能夠保持統(tǒng)一的標準，并確保制定一個與行業(yè)趨勢保持一致的路線圖。通過XPU戰(zhàn)略，英特爾為客戶提供了一個可用性較強的、完整的解決方案，從而幫助其縮短了開發(fā)時間。

產品路線圖：向下拓展制程工藝優(yōu)勢

正是因為整個 FPGA 行業(yè)發(fā)展良好，英特爾看到了巨大的市場需求。在某些應用市場，客戶需要更為符合其性能功耗目標的產品。英特爾在此次FPGA技術周上發(fā)布了多款全新產品，通過對既有FPGA產品組合進行擴展，來響應這些應用方向上的需求。

面向中端應用：Agilex D系列FPGA

英特爾將Agilex系列產品線、以及其成熟的Intel 7工藝拓展到中端FPGA應用，推出了最新的Agilex D系列FPGA。中端的FPGA應用需要在追求性能的同時，平衡好功耗、外型和密度這些因素。Agilex D系列具有比Agilex F/I/M 系列更小的外形規(guī)格及更低的功率與密度，并且相比業(yè)界其他7nm FPGA，每瓦邏輯結構性能提升2倍。

面向嵌入式應用：代號Sundance Mesa的 Agilex FPGA

Sundance Mesa同樣采用了Intel 7工藝，定位是面向邊緣、嵌入式等功耗敏感的場景。與Agilex D系列相比，它具備更低功耗、更小外型規(guī)格和更高邏輯密度。每瓦性能是業(yè)界16nm FPGA產品的1.6倍。據(jù)Deepali Trehan介紹，在Sundance Mesa中采取了對DSP、內存塊的電源門控（power gating）設計以降低功耗，此外也有對于HPS的電源門控設計，例如硬處理系統(tǒng)，旨在靜態(tài)控制Arm內核并減少功耗泄漏。

面向加速應用：支持CXL和PCIe5.0的Agilex FPGA

為給要求極為苛刻的處理器工作負載提供更高的加速能力，需要更高的帶寬。英特爾基于Intel 7工藝和Chiplet設計，推出了支持CXL和PCIe 5.0的Agilex FPGA。據(jù)悉該FPGA相比競爭對手可以提供額外的帶寬，達到了業(yè)界最高帶寬。當前僅支持CXL 1.1，但未來將很快支持CXL2.0。

Tofino擴展架構

為解決當前網(wǎng)絡挑戰(zhàn)，Intel還推出了Tofino可拓展架構。該架構具備網(wǎng)絡和運營商所需的靈活性，能夠定制網(wǎng)絡以滿足當下和未來的多樣化工作負載，并使支持網(wǎng)絡的功能增加，提供大大超過傳統(tǒng)網(wǎng)絡交換的能力。與交換機專用ASIC相比， 該架構將表和緩沖區(qū)容量提升了兩倍。對于開放行業(yè)標準的支持，也使客戶能夠在多樣化產品中達到較低的總體擁有成本（TCO）。

總結

據(jù)Deepali Trehan介紹，從2020-2021年，F(xiàn)PGA市場的增速為16%，而英特爾的PSG在2021-2022年間也有較高的增長，這對整個FPGA行業(yè)而言也是一個很強的推動。此次FPGA技術周上推出的新品非常令人期待，預計到明年上半年英特爾 Quartus Prime Software將開始支持Agilex D系列和代號為Sundance Mesa全新英特爾 Agilex FPGA，這兩款產品都將于23年下半年上市，24年上半年投產。