數(shù)據(jù)爆發(fā)性增長(zhǎng)的時(shí)代，對(duì)計(jì)算的要求逐漸增高，應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣，反之隨著芯片制造商的電路精度的越來(lái)越高，能容納的原子數(shù)量越來(lái)越少，遵循了幾十年的以摩爾定律為中心的行業(yè)研究規(guī)劃將面臨必要的改變。
目前，在芯片市場(chǎng)主要有CPU、GPU、FPGA與ASIC四大類型。與其它主流芯片相比，F(xiàn)PGA的的靈活性要高于專用芯片ASIC，性能和實(shí)時(shí)處理能力優(yōu)于CPU，同樣具有并行處理的能力。
FPGA（Field－Programmable Gate Array）全名為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，是指通過(guò)軟件手段更改、配置器件內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)和邏輯單元，完成既定設(shè)計(jì)功能的數(shù)字集成電路，也被稱之為可編程的“萬(wàn)能芯片”。
在硬件固定的情況下，允許用戶根據(jù)需要的邏輯功能對(duì)電路進(jìn)行快速燒錄，并通過(guò)升級(jí)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)自定義硬件功能，且無(wú)需NRE成本，最終實(shí)現(xiàn)靈活的、可再配置的、低延遲的加速。
1985年Xilinx推出采用 2μm 工藝，包含 64 個(gè)邏輯，模塊和 85000 個(gè)晶體管，門數(shù)量不超過(guò) 1000 個(gè)的芯片－－xc2064，這是第一款真正意義上的FPGA芯片。
XC2064的發(fā)布比摩爾定律遲了20年左右，但是FPGA一經(jīng)發(fā)明，后續(xù)的發(fā)展速度超出大多數(shù)人的想象。
研究機(jī)構(gòu)報(bào)告顯示，當(dāng)下全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模約為60億美元左右，預(yù)計(jì)將在2025年達(dá)到約125．21億美元。
Xilinx作為行業(yè)的領(lǐng)銜者，一直走在技術(shù)的最前列，從第一個(gè)嵌入式處理器、第一個(gè)3D架構(gòu)的FPGA到第一個(gè)ASIC＋UltraScale架構(gòu)FPGA，其產(chǎn)品組合融合了 FPGA、SoC 和 3DIC 系列 All Programmable 器件，以及全可編程的開(kāi)發(fā)模型，包括軟件定義的開(kāi)發(fā)環(huán)境等。
產(chǎn)品支持 5G 無(wú)線、嵌入式視覺(jué)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算所驅(qū)動(dòng)的各種智能、互連和差異化應(yīng)用，全球市場(chǎng)份額占比更是達(dá)到了56％。
自適應(yīng)計(jì)算時(shí)代
作為FPGA的發(fā)明者，Xilinx長(zhǎng)期盤踞著FPGA業(yè)界龍頭的位置，但始終對(duì)技術(shù)創(chuàng)新充滿熱情，其深知摩爾定律已經(jīng)過(guò)時(shí)，Xilinx需要重新構(gòu)建整個(gè)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行平臺(tái)化轉(zhuǎn)型以適應(yīng)當(dāng)下的市場(chǎng)需求。
為了做到這一點(diǎn)，Xilinx重新踏入征程，并發(fā)明一種新的設(shè)備類別。
2018年，賽靈思開(kāi)啟了一個(gè)新的領(lǐng)域，新上任的賽靈思第四任CEO Victor Peng自出場(chǎng)以來(lái)就一直連放大招，先是提出“以數(shù)據(jù)中心為先、加速主流市場(chǎng)增長(zhǎng)、推動(dòng)自適應(yīng)計(jì)算”的三大戰(zhàn)略，緊接著就秀出了超越FPGA的顛覆式新招牌——推出 Versal™ – 業(yè)界首款自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái) （Adaptive Compute Acceleration Platform ，ACAP）
ACAP 是賽靈思繼 1984 年發(fā)明 FPGA 之后，又一顛覆性技術(shù)發(fā)明成就，ACAP不僅是一個(gè)新的器件，而且是新的產(chǎn)品類型。
Versal ACAP 整合了標(biāo)量處理引擎、自適應(yīng)硬件引擎和智能引擎以及前沿的存儲(chǔ)器和技術(shù)接口，能為所有應(yīng)用提供強(qiáng)大的異構(gòu)加速功能，其速度超過(guò)當(dāng)前最高速的 FPGA 20 倍、比當(dāng)今最快的CPU 實(shí)現(xiàn)快 100 倍。
ACAP 是一種高度集成的多核異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，可在軟硬件兩個(gè)層面隨時(shí)進(jìn)行更改，從而動(dòng)態(tài)地適應(yīng)數(shù)據(jù)中心、汽車、5G 無(wú)線、有線以及國(guó)防市場(chǎng)的廣泛應(yīng)用與工作負(fù)載需求。
該產(chǎn)品組合包括 Versal Prime 系列 、Versal Premium 系列和 HBM 系列，能針對(duì)要求最嚴(yán)格的應(yīng)用提供業(yè)界領(lǐng)先的性能、連接性、帶寬和集成功能。
Versal ACAP 的體系架構(gòu)從構(gòu)建伊始即可支持軟件可編程，擁有高度靈活的、每秒傳輸速率高達(dá)數(shù)兆比特的片上網(wǎng)絡(luò) （NoC）。NoC 無(wú)縫集成所有引擎和關(guān)鍵接口，使得該平臺(tái)在啟動(dòng)時(shí)即可使用平臺(tái)的各項(xiàng)資源，同時(shí)也是第一個(gè)將軟件可編程性與特定領(lǐng)域硬件加速和靈活應(yīng)變能力相結(jié)合的平臺(tái)。
2019年10月， 賽靈思更是推出全新Vitis 軟件統(tǒng)一平臺(tái)，全面解鎖軟件開(kāi)發(fā)者使用硬件自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)的局限，讓所有致力于創(chuàng)新的發(fā)明者、數(shù)據(jù)科學(xué)家等等，均能受益于靈活應(yīng)變的賽靈思自適應(yīng)計(jì)算加速技術(shù)。
Vitis軟硬一體的開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)也標(biāo)志著賽靈思突破了硬件與FPGA的框架，正逐漸轉(zhuǎn)型為覆蓋硬件與軟件的全方位平臺(tái)公司。
全球帶寬最高、計(jì)算密度最高的自適應(yīng)平臺(tái)
2020 年 3 月 11日，Xilinx舉辦了一場(chǎng)特別的發(fā)布會(huì)，在線上發(fā)布會(huì)中為我們帶來(lái)了Versal ACAP 產(chǎn)品組合第三大產(chǎn)品系列— Versal™ Premium。
全球帶寬最高、計(jì)算密度最高的自適應(yīng)平臺(tái)——Versal Premium
圖片來(lái)源：賽靈思
Versal Premium是面向網(wǎng)絡(luò)與云加速推出的全球帶寬最高、計(jì)算密度最高的自適應(yīng)平臺(tái)，提供了功耗優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)硬核的突破性集成，實(shí)現(xiàn)最高速、最安全的網(wǎng)絡(luò)與靈活應(yīng)變的云加速，其采用臺(tái)積電（ TSMC ） 7nm 工藝制程打造而成，融軟件可編程能力與動(dòng)態(tài)可配置硬件加速、預(yù)制連接和安全功能為一體。
同時(shí)具備高度集成且功耗優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)硬核，是業(yè)界帶寬最高、計(jì)算密度最高的自適應(yīng)平臺(tái)，將超過(guò) 120TB／s 的片上存儲(chǔ)器帶寬與可定制存儲(chǔ)器層級(jí)相結(jié)合，能夠減少數(shù)據(jù)移動(dòng)從而消除相應(yīng)的關(guān)鍵瓶頸，專為在散熱條件和空間受限的環(huán)境下運(yùn)行最高帶寬網(wǎng)絡(luò)，以及那些需要可擴(kuò)展、靈活應(yīng)變應(yīng)用加速的云提供商而設(shè)計(jì)。
Versal Premium 的新穎和獨(dú)到之處在于 112Gbps PAM4 收發(fā)器、數(shù)百 GbE （千兆位以太網(wǎng)）和 Interlaken 連接、高速加密以及內(nèi)置 DMA、同時(shí)支持CCIX 和 CXL 支持的 PCIe? Gen5，可提供比當(dāng)前FPGA高達(dá)三倍的吞吐量。
賽靈思高端ACAP與 FPGA 高級(jí)產(chǎn)品線經(jīng)理Mike Thompson在發(fā)布會(huì)中也提到；：Versal Premium支持非常廣泛的數(shù)據(jù)類型，擁有專門的產(chǎn)品系列去服務(wù)圖像識(shí)別、大數(shù)據(jù)等AI方面的需求， Versal Premium和ACAP將非常輕松容易地去做加速。
同時(shí)，該系列是基于當(dāng)前正在供貨的 Versal AI Core與 Versal Prime ACAP 系列打造，因此在Versal Prime 上開(kāi)發(fā)的代碼可以很容易的遷移到Versal Premium上，這對(duì)已經(jīng)在使用versal prime系列的客戶提供了巨大的便利。
賽靈思產(chǎn)品和平臺(tái)營(yíng)銷副總裁 Kirk Saban 表示：“Versal Premium 系列將 ACAP 推向了一個(gè)新高度，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)硬核 IP 的突破性集成，成就了單芯片 400G 和 800G 的解決方案。面向下一代網(wǎng)絡(luò)和云部署，Versal Premium 在軟件和硬件開(kāi)發(fā)者皆可輕松編程的可擴(kuò)展平臺(tái)上，提供了出色的帶寬和計(jì)算密度，實(shí)現(xiàn)了加速功能的優(yōu)化并大幅降低了總擁有成本?！?/p>
Versal Premium 系列將于 2021 年上半年開(kāi)始為早期用戶提供樣品。但目前已提供文檔，客戶可立即使用 Versal Prime 評(píng)估套件開(kāi)始原型設(shè)計(jì)。
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