日前,，半導(dǎo)體公司Achronix的數(shù)據(jù)顯示,，其2017年的營(yíng)收將較2016年增長(zhǎng)700%,，這對(duì)FPGA產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)利好。因?yàn)樵贏ltera被Intel收購(gòu)之后,，曾有專(zhuān)家提出誰(shuí)將會(huì)是Xilinx的挑戰(zhàn)者,，給FPGA產(chǎn)業(yè)帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng),，共同進(jìn)步。現(xiàn)在看來(lái)這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者會(huì)是Achronix,。
Achronix的營(yíng)收增長(zhǎng)（source: semiwiki）
聯(lián)想到FPGA老大Xilinx在過(guò)去一年里股票的飛漲,，老二Altera之前被Intel用百億身價(jià)收入囊中，也許對(duì)整個(gè)FPGA產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),，屬于他們的時(shí)代終于要回來(lái)了,，曾幾何時(shí)，在Fabless剛出現(xiàn)的那段日子,，F(xiàn)PGA的發(fā)明廠商Xilinx曾經(jīng)雄霸全球半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司榜首的位置?，F(xiàn)在的表現(xiàn)可謂是一個(gè)循環(huán)。
Xilinx 過(guò)去一年的股價(jià)走勢(shì)（source：Yahoo Finance）
至于推動(dòng)這波FPGA熱潮的原因,，正如Achronix CEO Robert Blake所說(shuō),，F(xiàn)PGA技術(shù)能夠加速人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí),、軟件定義網(wǎng)絡(luò)和5G基站的應(yīng)用,，F(xiàn)PGA市場(chǎng)開(kāi)始變得有趣起來(lái)。
借勢(shì)新應(yīng)用增長(zhǎng)700%,，eFPGA是賣(mài)點(diǎn)
Achronix成立于2004年,，是一個(gè)專(zhuān)注于高性能FPGA產(chǎn)品的公司。該公司剛成立的時(shí)候是作為美國(guó)常春藤名?？的螤柎髮W(xué)的附屬公司而存在的,，而公司的產(chǎn)品也是來(lái)源于康奈爾大學(xué)的授權(quán)。
從Achronix的產(chǎn)品線來(lái)看,，目前他門(mén)擁有了Speedster 22i FPGA,、Speedcore eFPGA（嵌入式FPGA）、ACE軟件和加速版這幾類(lèi)產(chǎn)品,。其中Speedster 22i FPGA是基于22nm FinFET技術(shù)開(kāi)發(fā)的一系列高性能和高密度產(chǎn)品,，根據(jù)官網(wǎng)描述，這是一系列面向通信應(yīng)用的產(chǎn)品,。
而ACE軟件則是Achronix FPGA的設(shè)計(jì)工具,，而加速板則是Speedster22i的評(píng)估板。剩下的一項(xiàng)產(chǎn)品線就是Achronix獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的eFPGA IP產(chǎn)品,。官方描述,，這是業(yè)界僅有的，經(jīng)過(guò)硅驗(yàn)證的eFPGA技術(shù),，能夠讓你的SoC擁有更強(qiáng)勁的性能,。
該公司也曾公開(kāi)表示，與獨(dú)立FPGA芯片相比，Speedcore eFPGA提供了更高的加速能力,，可實(shí)現(xiàn)10倍的低延遲和10倍的高帶寬,。目前正被應(yīng)用于或正被評(píng)估用于更高性能的，包括數(shù)據(jù)中心加速,、汽車(chē)ADAS,、數(shù)據(jù)庫(kù)加速和5G無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的加速系統(tǒng)，這也許會(huì)是Achronix未來(lái)成長(zhǎng)猛增的利器,。
在過(guò)往的SoC設(shè)計(jì)中,，工程師塞進(jìn)了GPU、GPU和DSP等各種核心,，但就從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)FPGA,。從FPGA的特點(diǎn)來(lái)看，他擁有極高的并行處理性能,，但是如果被制成獨(dú)立的芯片,，雖然處理能力比CPU快，但是會(huì)面臨功耗大,，成本高的劣勢(shì),。再加上沒(méi)有一個(gè)完善的配套FPGA產(chǎn)業(yè)鏈助力，造成了FPGA產(chǎn)業(yè)只剩下幾家寡頭的現(xiàn)狀,。（關(guān)于eFPGA的介紹,，可以參考我們之前發(fā)布的文章 《eFPGA逐漸成為主流，SoC又有新玩法》 ）
而根據(jù)廣東高云產(chǎn)品研發(fā)總監(jiān)王添平之前在一個(gè)關(guān)于FPGA的分享中提到,，在高峰時(shí)期,，全球曾經(jīng)擁有四十多家從事FPGA設(shè)計(jì)的公司,，其中不乏像TI, AMD,IBM, Toshiba, Samsung, Motoroa這樣的大企業(yè),。相信他們的退出，與FPGA芯片的天然劣勢(shì)不無(wú)關(guān)系,。為了兼顧高性能需求,，又避免FPGA的天然劣勢(shì)，eFPGA應(yīng)運(yùn)而生,。
另外,，傳統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)人員會(huì)面臨重新配置RTL的可能，那就會(huì)造成巨大的成本損失,，而eFPGA的出現(xiàn)則可以提高了RTL配置的靈活性,，這種便利和成本節(jié)約，是以前不具備的,，這是eFPGA發(fā)展的另一個(gè)推動(dòng)力,。加上之前談到新市場(chǎng)帶來(lái)的新機(jī)遇，于是包括Quicklogic、Flex Logix,、Menta,、NanoXplore、ADICSYS和Achronix在內(nèi)的眾多公司正在投入了eFPGA的研發(fā),。
人工智能和大數(shù)據(jù)讓FPGA煥發(fā)第二春
在看到FPGA芯片和eFPGA讓Achronix成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)的同時(shí),，我們也要看到FPGA在過(guò)去一年里的關(guān)注度的升溫，這得益于機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)的火熱,。在談及FPGA現(xiàn)在的當(dāng)紅之前,，我們先要回顧一下他們?cè)?jīng)的輝煌。
上世紀(jì)八十年代,，在微處理器公司Zilog工作的Ross Freeman發(fā)明了一種可編程的的邏輯電路,，這種新產(chǎn)品單用一個(gè)硅片，就能滿足所有ASIC客戶的需求,，更重要的是開(kāi)發(fā)者可能只用一天就能實(shí)現(xiàn)客戶需求,。在當(dāng)時(shí)，一顆ASIC開(kāi)發(fā)要幾個(gè)月甚至一年的時(shí)間,，所以賽靈思的XC2064面世,，給產(chǎn)業(yè)界帶來(lái)的震撼是不能想象的。
全球第一顆FPGA XC2064
前面也有提到,，由于FPGA的成本,、功耗和體積等問(wèn)題，讓FPGA沒(méi)能像ASIC一樣大紅大紫,，但多年來(lái)也保持著不錯(cuò)的增長(zhǎng),，并且在經(jīng)歷了多年的大浪淘金之后，在最近兩年邁入了一個(gè)新時(shí)代,。人工智能和大數(shù)據(jù)引爆的服務(wù)器需求,，給FPGA帶來(lái)了“第二春”。
首先在人工智能領(lǐng)域,，從最初用串行處理器做機(jī)器學(xué)習(xí),，到利用GPU的多核心來(lái)執(zhí)行并行計(jì)算，再到ASIC方案,，最后到FPGA,。關(guān)于人工智能大家都做了很多的嘗試，在各種方案中都有其優(yōu)劣勢(shì),，而具有配置靈活性和計(jì)算有事的FPGA就成為了人工智能方案的重要的選擇,。
據(jù)介紹，F(xiàn)PGA在GPU和ASIC中取得了權(quán)衡,，很好地兼顧了處理的速度和控制能力,。一方面,，F(xiàn)PGA是可編程重構(gòu)的硬件，因此相比GPU有更強(qiáng)大的可調(diào)控能力,；另一方面,，與日增長(zhǎng)的門(mén)資源和內(nèi)存帶寬使得它有更大的設(shè)計(jì)空間。更方便的是,，F(xiàn)PGA還省去了ASIC方案中所需要的流片過(guò)程,。FPGA的一個(gè)缺點(diǎn)是其要求使用者能使用硬件描述語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行編程。
于是一些機(jī)器學(xué)習(xí)的公司在FPGA上做訓(xùn)練,，Xilinx等公司也推出相關(guān)的產(chǎn)品,，引爆市場(chǎng)的需求。Intel的CEO Krzanich曾說(shuō)過(guò)：“你可以把FPGA想象成一堆gate,，且能夠隨時(shí)編程”,。
根據(jù)他的想法，其算法會(huì)隨著時(shí)間的推移和學(xué)習(xí)變得更聰明,。FPGA可以用作多個(gè)領(lǐng)域的加速器,，可以在進(jìn)行加密的同時(shí)進(jìn)行面部搜索，而且能在基本上在微秒內(nèi)重新編程FPGA,。這比大規(guī)模的單個(gè)定制部件的成本低得多且具備更高的靈活性,。”
在人工智能方面,，英特爾的技術(shù)路線表現(xiàn)為,，從現(xiàn)在分立的 CPU 芯片+ 分立的 FPGA 加速芯片，過(guò)渡到統(tǒng)一封裝內(nèi)的 CPU 芯片+FPGA 芯片,，到最終 的集成 CPU+FPGA 芯片,，以擁有更高的單位功耗性能、更低時(shí)延和更快加速性能,，沖擊 CPU+GPU 的主導(dǎo)地位,。大家怎么看？
而在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域,，微軟之前做的一次嘗試,，可以看作FPGA未來(lái)在這個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)方向,。
微軟方面認(rèn)為,，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)各類(lèi)的服務(wù)需求已經(jīng)超過(guò)了摩爾定律，大家發(fā)現(xiàn),，單純靠增加CPU的數(shù)量已經(jīng)不能解決問(wèn)題了,。但另一方面，如果為每個(gè)新難題打造定制化專(zhuān)用芯片又太過(guò)昂貴,，F(xiàn)PGA正好填補(bǔ)了其中的鴻溝,。他們讓工程師打造比流水線型通用CPU速度更快（因?yàn)镕PGA是真并行）、功耗更低的芯片?？啥ㄖ苹屗軌驈娜菝鎸?duì)瞬息萬(wàn)變的技術(shù)和商業(yè)模式,。（關(guān)于FPGA的發(fā)展，可以看這篇文章 《FPGA的過(guò)去,，現(xiàn)在和未來(lái)》 ）
未來(lái)的人工智能和服務(wù)器中心的增量市場(chǎng)無(wú)疑是巨大的,，加上5G和SDR的助力，一個(gè)時(shí)代正在開(kāi)啟,。