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瞧一瞧:从云端到边缘推动FPGA应用拓展-电子发烧友网

发布时间:2022-04-19 01:58:03 阅读: 来源:原液厂家
从云端到边缘推动FPGA应用拓展-电子发烧友网

一直以来,FPGA的应用很大程度受到通信市场主导,但随着人工智能、大数据、云计算、智能汽车以及物联网边缘计算的发展,FPGA的需求大增,FPGA的市场重心也在发生转变。

从云端到边缘推动FPGA应用拓展

近年来FPGA最引人关注的变化趋势之一就是应用领域不断拓展。通信、工控等是FPGA传统的应用市场,然而近年来随着云计算、大数据、人工智能、物联网等的发展,FPGA开始向新领域扩展。

首先在以消费电子为代表的智能终端设备中,接口越来越丰富,同时又需要保持小体积和低功耗,这就要求底层器件可以更灵活地支持接口转换与胶合逻辑,使得低密度FPGA有了更多用武之地,比如Lattice在此领域就非常领先。其次,越来越多的AI运算开始在边缘计算领域执行,比如音视频的采集和预处理,它们需要支持简单或中等复杂度的算法和IP,这又给了中低密度FPGA 以机会。最后,云端需要支持高速SerDes,高速FPGA正在成为必需。

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FPGA之互联网应用

微软亚洲研究院异构计算组副研究员张宸指出:“这些年人工智能的崛起,依靠的是深度神经网络算法大型多层的网络模型,典型的有循环神经网络和卷积神经网络为代表。这样的模型一次推断(inference)通常需要数十亿甚至上百亿次的运算棚户区拆迁有补偿标准吗
,而在线的服务系统的响应时间在毫秒量级。这就意味着每秒上万亿次(TFLOPS)甚至百万亿次的运算性能,同时对器件的体积、功耗还有一定的约束。这使得我们期待数据中心的高性能计算硬件应当具备如下优势:低延迟,低开销和规模化。在数据中心,FPGA 相比 GPU 的核心优势在于低延迟,使用 FPGA 来加速的话,只需要微秒级的 PCIe 延迟(微软现在的 FPGA 是作为一块 PCIe 加速卡),对通信密集型任务,FPGA 相比 CPU、GPU 的优势就更大了。”时至今日,微软已经在数十万台云服务器上部署了 FPGA 。微软目前也是在数据中心的 FPGA 应用上投入最大的互联网公司。

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FPGA之边缘计算

快速兴起的网络边缘计算对于FPGA的应用需求也在增加。莱迪思半导体亚太区资深事业发展经理陈英仁表示:“受延迟、隐私和带宽限制的驱动,FPGA正在被越来越多布署于物联网系统设备当中,超低功耗灵活推理的需求亟待满足。”Semico Research市场研究公司的数据显示,使用人工智能的网络边缘设备数量将以110%的复合年增长率爆发式增长。

概括而言,人工智能、大数据、云计算、ADAS、物联网、机器人、可穿戴设备,5G通信设备、网络交换、工业控制、金融设备、安防监控、视频驱动、医疗仪器、汽车电子、家用电器、信息安全等都将是未来FPGA的重要应用市场。2017年全球FPGA规模市场约为50亿美元。而日前高盛发布的报告中,预测未来5年FPGA市场规模将达到100亿美元,到2025年将增长到120亿美元。

从技术到品牌

国产FPGA追赶空间巨大

FPGA一直是个高度垄断的行业,赛灵思英特尔Altera)、微芯(Microsemi)和Lattice几家美国企业垄断了全球绝大部分市场。尽管理论上新兴市场的出现,给新进入者带来更多发展机会,但是在实际操作过程中面临的挑战依旧很大。

有些新兴市场可望未必可及,特别是对于高密度、高性能的FPGA而言,不仅硬件设计难度大,中国企业在硬核IP资源上也存在滞后,软核IP储备欠缺,软件性能与国外厂家差距也很大。

从产品本身的水准来看,中国企业想要发展起来还有很长的路要走。“五年的时间算少,强拆以后怎么处理
多的可能需要8到10年。

除了技术上的差距之外,品牌认知上的差距也非常明显。“中兴事件只是在大环境上给了国内公司一些触动,使它们认识到供应链管控的重要性。可是落实到具体产品中的时候,国内供应商遇到的困难还是很多,客户对于国内企业的品牌认可度不高,担心是否可以持续供货等,甚至对于产品设计工具的学习都有一个过程。方方面面加起来,发展国产FPGA,觉得压力还是非常大的。

从差异化竞争到自主可控

FPGA领域需要长期努力

那么如何才能实现国产FPGA的突破呢?差异化是中国FPGA企业的必走之路。国内厂商应该根据芯片本身的特点以及行业进入的难度出发,从小处着眼,从低密度FPGA产品开始突破,逐渐向中高密度FPGA发展。总之,我们不能简单复制国外产品,而要仔细研究细分市场,新产品有什么特殊的需要,然后对我们产品局部特性进行优化,以适应用户需求。比如现在很多智能设备的视频采集都会要求有高速接口,我们就在芯片上把高速MIPI做好,相比其他产品在同等密度下速度更快,同时我们也会做更多类似的参考设计,使应用更加便捷。这些都是差异化的例子。

无论是差异化的市场策略,还是产业生态体系的建立,都是中国FPGA发展过程中的必修课。而只有逐步建立起自主可控+自主创新FPGA产品体系,首先体现在具备自主研发可编程逻辑器件核心架构的能力上,其次体现在具备自主研发FPGA器件配套软件工具的能力上,中国FPGA才算真正立足。这是中国FPGA发展的关键。

希望中国FPGA产业能够早日实现腾飞.