5G與邊緣計算帶來又一次行業(yè)成長，獨立FPGA市場誰來主演？

時間：2023-01-10 19:25:02

關鍵字： FPGA 5G 邊緣計算

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[導讀]2020年，F(xiàn)PGA行業(yè)今非昔比，5G、AI也為這個行業(yè)帶來了難得的機會。隨著英特爾收購Altera、AMD收購賽靈思，Achronix成為當前全球唯一一家在前沿工藝節(jié)點上提供產(chǎn)品的獨立FPGA公司。獨立的FPGA大廠就所剩無幾，F(xiàn)PGA這個獨立的種類是否就會徹底邊緣化呢？Achronix認為速度、延遲和可預測性都是關鍵屬性

2020年，F(xiàn)PGA行業(yè)今非昔比，5G、AI也為這個行業(yè)帶來了難得的機會。隨著英特爾收購Altera、AMD收購賽靈思，Achronix成為當前全球唯一一家在前沿工藝節(jié)點上提供產(chǎn)品的獨立FPGA公司。獨立的FPGA大廠就所剩無幾，F(xiàn)PGA這個獨立的種類是否就會徹底邊緣化呢？Achronix認為速度、延遲和可預測性都是關鍵屬性

2020年是堪稱魔幻的一年，新冠疫情的全球大爆發(fā)改變了很多傳統(tǒng)的商業(yè)模式，也改變著生活本身；美國對華為的悍然制裁沖擊著全球電子產(chǎn)業(yè)鏈的原有架構(gòu)；史無前例的金融寬松創(chuàng)造出危機后最快的反彈速度，也讓市場上熱錢流動；頻繁發(fā)生的超級并購，預示著半導體產(chǎn)業(yè)格局仍有重塑可能……

2020年，F(xiàn)PGA行業(yè)今非昔比，5G、AI也為這個行業(yè)帶來了難得的機會。隨著英特爾收購Altera、AMD收購賽靈思，Achronix成為當前全球唯一一家在前沿工藝節(jié)點上提供產(chǎn)品的獨立FPGA公司。獨立的FPGA大廠就所剩無幾，F(xiàn)PGA這個獨立的種類是否就會徹底邊緣化呢？伴隨新技術出現(xiàn)，F(xiàn)PGA的未來在哪？探索科技（Tecusgar）誠邀Achronix產(chǎn)品營銷高級經(jīng)理Tom Spencer，參與探索科技就2020總結(jié)和展望為主題的采訪。

Tom Spencer，Achronix產(chǎn)品營銷高級經(jīng)理

遠程醫(yī)療需求激增，FPGA的又一次成長機會

自2020年初以來，新冠肺炎疫情迫使居家辦公和學習的人數(shù)上升。全新的模式對每個個體和公司而言都是最嚴峻的挑戰(zhàn)之一。Achronix認為，由于工作和學習環(huán)境的這種轉(zhuǎn)變，對高帶寬和高安全性遠程訪問的需求已將技術領域推向幾近瘋狂的發(fā)展速度，人工智能（AI）是一個關鍵的推動者。

Tom Spencer提到，市場分析機構(gòu)Frost＆Sullivan數(shù)據(jù)表示：由于新冠肺炎疫情破壞了醫(yī)療服務的提供能力，所以在2020年和2021年，對遠程醫(yī)療的需求將會激增。該機構(gòu)預測稱，到2025年，美國遠程醫(yī)療市場將增長7倍，未來五年的復合年增長率將達到驚人的38％。僅在2020年，該預測的增長目標就達到64％。2020年1月，Business Insider在一篇文章中寫道，設備制造商中興通訊與中國電信合作，推動了中國首次通過5G網(wǎng)絡對新冠肺炎進行遠程診斷。

Achronix在這些新模式中處于領先地位，可為網(wǎng)絡服務和計算提供加速解決方案，以實現(xiàn)這個全新的世界。通過為客戶提供硬件和半導體知識產(chǎn)權解決方案，Achronix完全有能力支持新領域中的應用，諸如人工智能（AI）、機器學習（ML）、邊緣計算、5G基礎設施、自動駕駛車輛、許多企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型等。

對于一款帶有PCI-e Gen 5、400GbE和GDDR6的FPGA，Achronix為之提供了市場上最快的接口速度。Achronix突破性的片上網(wǎng)絡（NoC）具有超過20Tbps的雙向帶寬，將機器學習處理器（MLP）和通用的數(shù)字信號處理（DSP）引擎等所有內(nèi)部功能模塊與外部I/O互連起來。與其他FPGA廠商不同，Achrnoix更進一步地將其技術以IP形式授權，以集成到定制專用集成電路（ASIC）中。

那為什么要選擇現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）呢？Achronix解釋到，5G和邊緣計算是支持這種新模式的關鍵技術。隨著數(shù)以億計的人居家辦公或網(wǎng)上學習，網(wǎng)絡的速度和延遲對用戶體驗有極大地影響。與大多數(shù)軟件解決方案不同，F(xiàn)PGA提供了一個關鍵的構(gòu)建模塊，它以線速（wire-speed）提供數(shù)據(jù)加速和應用計算，并具有近乎無限的靈活性來適應新的需求和不同的用例特性，優(yōu)化部署中的再次利用，從而支持新的技術浪潮。

獨立FPGA時代落幕？Achronix開啟主演之路

FPGA是解決人工智能/機器學習（AI/ML）、5G、邊緣計算、高性能計算（HPC）、數(shù)字醫(yī)療保健、汽車人工智能和其他許多需要數(shù)據(jù)加速和計算的應用的關鍵技術。隨著半導體公司致力于提供一個完整的聯(lián)網(wǎng)、計算和存儲解決方案組合，F(xiàn)PGA技術已被視為加速網(wǎng)絡，以及從主處理單元的中央處理器（CPU）卸載計算負載的關鍵技術。

2020年充斥著各種大型收購公告，諸如Marvell / Inphi（100億美元）、AMD / 賽靈思（Xilinx，350億美元）、英偉達（Nvidia）/ ARM（400億美元）、微軟（Microsoft）/ Metaswitch以及英偉達/ Mellanox（68億美元）等，這些都是大型并購中的一部分。幾年前，英特爾收購了Altera的FPGA業(yè)務，并于2020年收購了Habana的人工智能加速技術。隨著英特爾收購Altera、AMD收購賽靈思，考慮到這些新技術的應用，在僅剩下的FPGA廠商中只有Achronix一家處于領先地位。獨立的FPGA大廠就所剩無幾，F(xiàn)PGA這個獨立的種類是否就會徹底邊緣化呢？

速度、延遲和可預測性都是關鍵屬性

對于上述應用而言，Achronix認為速度、延遲和可預測性都是關鍵屬性。

速度

隨著智能手機、智能設備、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）不斷向前發(fā)展，不斷增加的像素規(guī)模，4k（現(xiàn)在是8k）電視和視頻，以及全球多達一半的設備都在進行數(shù)字連接，通過互連的數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡服務器傳輸數(shù)據(jù)顯然需要更大的網(wǎng)絡通道?，F(xiàn)在在規(guī)模較大的云數(shù)據(jù)中心，行業(yè)已經(jīng)擁有100GbE，Achronix認為很快將開始看到400GbE。

延遲

互聯(lián)世界中的許多用戶要么確實想要立即獲得反饋，這種需求推動了對邊緣計算和5G蜂窩基礎設施的需求。將大量計算轉(zhuǎn)移到5G網(wǎng)絡中的無線接入網(wǎng)絡單元（RAN）或邊緣計算服務器節(jié)點上，可將大量計算工作和網(wǎng)絡路由轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)來源的邊緣，從而極大地減少了延遲。

可預測性

從歷史上看，網(wǎng)絡協(xié)議終止于主處理單元CPU的操作系統(tǒng)中。由于CPU的內(nèi)存和存儲空間在所有應用程序和網(wǎng)絡之間共享，因此不能夠確定去確保計算或數(shù)據(jù)請求往返完成。一個請求的時間可能是以微秒為單位的個位數(shù)，而隨后的請求時間可能會達到數(shù)百微秒。使用智能聯(lián)網(wǎng)和卸載計算負載來處理CPU的這些外部請求，是FPGA和其他加速解決方案的工作。

Achronix助力諸多領域，扛獨立FPGA大旗

在過去的2-3年中，F(xiàn)PGA技術得到了越來越多的應用，被用于數(shù)據(jù)中心的人工智能（AI）、機器學習（ML）和智能網(wǎng)絡等應用，以及5G基礎設施中的基帶加速和基于云的無線接入網(wǎng)絡（RAN）等。在下一波計算浪潮中，Achronix預計業(yè)界將繼續(xù)采用FPGA來支持更多應用和進一步的發(fā)展，諸如智能網(wǎng)聯(lián)和自動駕駛車輛、邊緣計算、以及用于可編程無線電和前傳融合的5G基礎設施。

Achronix通過完整的FPGA技術組合來滿足這些應用需求，該組合包括加速卡、獨立FPGA器件和FPGA知識產(chǎn)權（IP），所有這些應用的開發(fā)都可用一個工具鏈來完成，以便于各種部署模式的開發(fā)。基于臺積電（TSMC）7nm工藝技術打造的Speedster7t FPGA芯片具有針對高性能數(shù)據(jù)加速應用而優(yōu)化的創(chuàng)新功能。

除了獨立FPGA器件，Achronix還提供了嵌入式FPGA（eFPGA）半導體知識產(chǎn)權（IP），其可被集成到定制的專用集成電路（ASIC），或提供FPGA晶粒進行多芯片封裝（MCM）而集成到其中。與獨立FPGA器件相比，eFPGA IP是一種相對較新的技術。Achronix是唯一一家能夠同時提供FPGA和eFPGA解決方案的供應商。兩種部署模式都由同一個工具鏈支持，并使用相同的設計流程，從而簡化了開發(fā)過程。eFPGA IP的典型應用包括汽車駕駛員輔助系統(tǒng)、計算性存儲加速器、金融科技、人工智能/機器學習和5G基礎設施。這些應用都使用了集成了eFPGA IP的定制ASIC器件，以提供工作負載和算法靈活性。

對于許多使用英特爾（Intel）或賽靈思（Xilinx）獨立FPGA芯片的客戶而言，這是一種使用范式的轉(zhuǎn)換，因為這兩家公司都不提供eFPGA IP來集成到定制的器件中。

Speedster7t系列FPGA芯片、Speedcore eFPGA IP和VectorPath加速卡等產(chǎn)品憑借最快的網(wǎng)絡接口、主處理單元和存儲器接口而引領業(yè)界，Achronix是唯一一家在板級、芯片級和IP級都提供其FPGA技術的FPGA供應商，并借助可以彼此通用的工具鏈將Speedster 7t平臺與它們都統(tǒng)一在一起，簡化了整個開發(fā)過程。

看好人工智能/機器學習、5G、

車用人工智能領域

展望2021， Tom Spencer也是充滿信心，與Techsugar分享了他對于諸多領域的發(fā)展展望。他表示Achronix主要看好人工智能/機器學習（AI/ML）、5G網(wǎng)絡、車用人工智能領域的快速增長。具體展開如下：

人工智能/機器學習（AI/ML）

隨著許多初創(chuàng)公司紛紛推出面向訓練和推理的解決方案，人工智能/機器學習已成為最重要的技術之一。在2020年8月，Verizon表示其5G網(wǎng)絡能夠提供10Gbps的速度。泰雷茲集團（Thales Group）表示，5G網(wǎng)絡提供的帶寬將是4G（LTE）網(wǎng)絡的100倍，其用戶數(shù)量將增加多達500倍。

Tom Spencer表示，人工智能/機器學習推動商業(yè)分析，其他行業(yè)也在充分利用人工智能/機器學習。在醫(yī)療領域，它被用于遠程醫(yī)療、患者信息、診斷、測試、發(fā)送高分辨率圖像和其他許多方面。金融服務行業(yè)（FSI）利用人工智能/機器學習進行電子交易、銀行業(yè)務和客戶管理。

5G網(wǎng)絡

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）可能在同一時間段內(nèi)產(chǎn)生多達170TB兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，5G將成為訪問、傳輸和連接所有這些數(shù)據(jù)的關鍵驅(qū)動力。在簡化5G的部署和互操作性以加快可用性方面，O-RAN已經(jīng)做出了努力?；谥悄芎烷_放的原則，O-RAN架構(gòu)是在開放硬件和云上構(gòu)建虛擬化無線接入網(wǎng)絡（RAN）的基礎，并具有嵌入式人工智能來支持射頻單元控制。為了處理傳入的數(shù)據(jù)包并進行大量計算，將使用智能網(wǎng)絡單元來輔助主處理單元系統(tǒng)。Achronix為帶有PCI-e Gen 5、400GbE和GDDR6的FPGA提供了市場上最快的接口速度。

Achronix突破性的片上網(wǎng)絡（NoC）具有超過20Tbps的雙向帶寬，將機器學習處理器（MLP）和通用的數(shù)字信號處理（DSP）引擎等所有內(nèi)部功能模塊與外部I/O互連起來。與其他FPGA廠商不同，Achrnoix還更進一步，將其技術以IP形式進行授權，以集成到定制ASIC中。

車用人工智能

無論是消除盲點、緊急制動、駕駛員和乘客監(jiān)控還是避免側(cè)面碰撞，先進的人工智能技術都可以顯著降低事故發(fā)生的可能性，從而使駕駛車輛更加安全。人工智能還為駕駛員和乘客提供了便利，自然語言處理（NLP）和其他機器學習算法可以輕松快速地轉(zhuǎn)換語音指令。在2013年，第一輛自動駕駛車輛就行駛在了混合公共交通車流中；在2019年，美國有29個州通過了允許自動駕駛車輛在混合公共交通車流中行駛的法律。由阿里巴巴（Alibaba）、聯(lián)發(fā)科（MediaTek）和上海汽車（Shanghai Motors）支持的初創(chuàng)公司AutoX于2020年12月在深圳部署了一支由25輛無人駕駛車輛組成的車隊，這標志著中國首次部署無人駕駛車輛。