2015年6月1日,英特尔宣布将以167亿美元的价格收购Altera,这是FPGA发展历程中的一个重要里程碑,Xilinx和Altera是市场上最主要的FPGA供应商。10月27日,在AMD正式宣布收购Xilinx之后,业界对FPGA的未来充满了担忧。
AMD收购Xilinx的主要目的是打造业界领先的高性能计算公司,利用Xilinx的领先市场来扩大AMD的业务范围,但是Xilinx领先的市场主要是什么?
01Alveo,VERSAL和Vitis AI
Xilinx在3年前发布了一个功能强大的FPGA平台,名为Alveo。Alveo是Xilinx最早开发的第一块FPGA加速卡,用作与GPU竞争。在此之前,Xilinx主要开发FPGA芯片,依赖其他供应商来提供FPGA卡。随着Alveo以及Versal的出现,Xilinx希望打造自己的功能强大的加速卡。Alveo的主要目标是为了取代GPU在深度学习方面的地位。同时,Alveo还可以用于加速高性能计算、机器学习、数据库、基因组学和定量金融。
Xilinx还提供了一个集成的EDA工具(SDAccel,Vitis),允许使用OpenCL和C/C ++等高级编程语言编写FPGA,无需使用VHDL或Verilog。这些工具使得不具备FPGA知识的开发人员也可以开发自己的加速器。
02NVIDIA和Intel
大约一个月前,Nvidia宣布有意以400亿美元的价格收购ARM,打造人工智能时代的世界顶级计算公司。Nvidia的目标之一是开发数据处理单元(DPU),包括:
软件可编程,多核CPU(ARM)
高性能网络接口(Mellanox SmartNIC)
丰富灵活可编程的加速引擎(Nvidia GPU)
英特尔拥有丰富的硬件加速器组合,包括功能强大的至强处理器、GPU、FPGA和用于深度学习的ASIC。那么FPGA在英特尔的市场中扮演着什么角色?英特尔表示旨在3个特定市场中使用FPGA:
自然语言处理(BERT)
欺诈检测(LSTM)
智慧城市(Inference)
看上去英特尔主要致力于低延迟方面的应用,与其他平台相比,FPGA可以提供更低的延迟。
所以,在从AMD收购Xilinx之后,FPGA的未来会是什么样子呢?
03FPGA的未来
大家应该都知道,我们正在进入一个异构数据处理平台的时代,计算平台包括SmartNIC、多核处理器和硬件加速器。在经历了相关收购之后,用户将不得不选择一套完整的解决方案。英特尔、AMD和Nvidia都将提供带有自己专有加速器和SmartNIC的完整计算平台。
这样的好处在于更易于部署和集成,但与此同时用户将不再能够自由选择自己想要的部分进行组合(例如,选择来自Xilinx的FPGA,Intel的至强处理器加上来自Nvidia的GPU)。
FPGA的主要优点是可编程性,可以支持定制的架构。这意味着它能更快地适应新的算法或应用程序。这种竞争优势至关重要,特别是在深度学习领域。FPGA可以使用新的定制模型/算法进行编程,与其他平台相比,可以提供更好的性能。尤其是在需要比特级处理的应用中,例如数据包处理、基因组学和比特币挖掘等。在深度学习应用中,FPGA可以提供更低的延迟和更高的性能(例如Xilinx FINN)。因此,FPGA可以在新的处理生态系统中发挥重要作用,而不仅限于SmartNIC应用。
除此之外,我们还需要提供与供应商无关的框架,允许像GPU或CPU一样,轻松、可扩展地部署FPGA。
在嵌入式系统领域,FPGA仍然占据着主导地位。Xilinx和Intel都提供了具有ARM内核的基于SoC的FPGA,广泛用于嵌入式应用。在Nvidia宣布收购ARM时曾表示,第三方仍将允许使用ARM内核。
然而,未来FPGA是否将继续用作通用加速器,或者它们在网络和电信中的应用会不会进一步受到限制,还有待观察。
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