FPGA都經(jīng)歷哪三個大時代?

在半導體市場上，現(xiàn)場可編程門陣列一直是另一類動物。盡管FPGA只是從可以模擬其他硬件并因此運行軟件的一系列邏輯門演變而來，但FPGA遵循了自己的發(fā)展路徑，同時利用了為通用CPU和定制ASIC開發(fā)的其他技術。

我們將在1月22日在圣何塞玻璃屋的The Next FPGA Platform活動中與Achronix產(chǎn)品計劃和業(yè)務開發(fā)副總裁Manoj Roge聊天時，這將是對話的主題之一。（您可以注冊在這個環(huán)節(jié)的事件，我們希望看到你在那里。）Achronix公司，成立于2004年，是一個相對較新的FPGA市場正在開始獲得針對其更大的競爭對手一定的牽引力。

對于主要的FPGA制造商的產(chǎn)品和策略，Roge并不陌生。從1990年代中期到2000年代中期，Roge曾擔任賽普拉斯半導體公司的產(chǎn)品線經(jīng)理，負責許多不同的產(chǎn)品線和不同的管理角色。2005年，Roge擔任Altera產(chǎn)品計劃高級經(jīng)理，將公司的65納米和40納米產(chǎn)品推向市場。（這是在Achronix成立之后。）五年后，Roge成為Xilinx的產(chǎn)品規(guī)劃總監(jiān)，推動了該公司的路線圖和生態(tài)系統(tǒng)；四年后，他擔任了數(shù)據(jù)中心和通信產(chǎn)品線的規(guī)劃和營銷工作總監(jiān)。 2017年夏天，Roge接任了Achronix的當前工作，為另一家FPGA制造商制定了戰(zhàn)略和路線圖。

這種經(jīng)歷給他帶來了獨特的見解，Roge告訴The Next Platform： “有這么多激動之所以有幾個原因。” “首要原因是數(shù)據(jù)中心中的所有關鍵工作負載都在快速變化，而諸如機器學習之類的新工作負載已經(jīng)成熟。每個人都在尋找降低功耗和提高成本效率的數(shù)量級。您只是無法通過部署越來越多的CPU來擴展數(shù)據(jù)中心，并且，我認為，目前行業(yè)中普遍同意您需要使用異構加速器。FPGA是一種選擇，部署FPGA以便將來驗證數(shù)據(jù)中心有很多好處。”

這種可延展性–我們已經(jīng)聽到很多人將FPGA稱為“動態(tài)ASIC”，而我們稱其為“動態(tài)虛擬ASIC”，因為它們通常代表帶有可編程虛擬指令集的虛擬CPU。當然是FPGA的關鍵特性之一。每當您的工作負載快速變化（但不是很快）并且需要低延遲和并行計算時，就必須考慮使用FPGA。

Roge看待它的方式，已經(jīng)經(jīng)歷了三個FPGA時代，而我們?nèi)蕴幱诘谌齻€時代，直到幾年前才問世。

Roge解釋說：“ FPGA 1.0階段涉及膠合邏輯，從1980年代一直持續(xù)到1990年代中期。” “這個時代包括低端CPLD和PLD設備，客戶將其用于某種膠合邏輯，某種可編程的I / O，并大致代表了一個10億至20億美元的可尋址市場。從1990年代中期到2017年左右是FPGA 2.0時代，我們稱之為連通性浪潮，當時使用FPGA來實現(xiàn)用于網(wǎng)絡或存儲器的接口。以太網(wǎng)或DDR存儲器種類繁多，隨著FPGA密度和性能的提高，它們被用于某些復雜的功能，而不僅僅是膠粘邏輯。這將TAM擴大到大約50億美元。”

根據(jù)您的估算方式，主要的FPGA供應商– Xilinx，Altera / Intel，Lattice Semiconductor和Achronix –的銷售額約為65億美元，他們當然會追求更大的TAM。到底是多少爭論的話題，這是我們舉辦一場以FPGA為中心的活動的原因之一。

“從2017年左右開始，我們進入了FPGA 3.0時代，這全都涉及數(shù)據(jù)加速?，F(xiàn)在，F(xiàn)PGA不僅用于某種膠合邏輯或原型設計，而且正獨立地成為計算引擎，它們也被大量部署在Microsoft Azure和Amazon Web Services的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部?！?Roge說，F(xiàn)PGA的TAM保守地估計在100億美元左右，可能是其兩倍或三倍。

現(xiàn)在的問題是如何將TAM變成現(xiàn)實。這需要硬件和軟件工程。

“無論您是構建HPC集群之類的系統(tǒng)還是用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的分析，所有這些都歸結為以下三個要素：高效的計算，內(nèi)存層次結構和帶寬以及有效的數(shù)據(jù)傳輸。我們已經(jīng)仔細研究了如何優(yōu)化這些內(nèi)容。我們正在使用臺積電的7納米工藝，因此我們將從中受益，并與Xilinx保持公平競爭。英特爾目前的Agilex FPGA大約為10納米，大致相同。但是我們的差異在于體系結構和我們選擇的一些功能。我們決定專注于一些工作負載，并且我們想盡最大的努力來提供每瓦每美元的性能。我們確實仔細考慮了其中的一些方面，使架構師更容易與Xilinx或Intel接洽。我們不關心直接的功能比較-邏輯元素，DSP模塊，存儲模塊等。Teraops是一個營銷編號，它的確沒有任何意義。重要的是如何加速整個應用程序。而且，由于您擁有合適的內(nèi)存帶寬和高效的機器學習計算能力，例如，我們可以為圖像識別提供良好的端到端應用程序性能?！?/p>

我們可以說，內(nèi)存帶寬，I / O帶寬和teraops（或teraflops）是任何設備的賭注，而您對它們的處理方式（在硬件和軟件的獨特組合中）才是最重要的。換句話說，我們認為FPGA將在數(shù)據(jù)中心找到一個持久但不斷變化的家。
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