究竟该如何打破FPGA遇到的瓶颈问题

如今，电子行业发展速度令人瞠舌，5G、AI、工业4.0、智能汽车一波又一波的应用革新引领了“新浪潮”，但随之带来的就是巨量的计算、分析、处理量。数据显示，2019年数据总量将达40ZB总量，如此庞大的潜在计算量，FPGA的小尺寸、低功耗以及高灵活性等特点恰与新兴技术“不谋而合”。

据Semico统计，FPGA市场正在逐年增长，而复合年均增长率高达38.4%，至2023年将具有55亿-60亿美元的规模。Achronix Semiconductor 总裁兼首席执行官Robert Blake表示对于FPGA近年的市场增长非常兴奋，相信在庞大高速增长的市场中新产品将有出色的表现。

据统计，约有25%的企业选择入局AI/ML以保持企业自身的竞争力，未来两年内，将会有接近四分之三的企业会布局AI。而AI方面，算法仍在不断演进，数值精度选择越来越多样性，但仅依赖数据格式的转变降低能耗的方法已接近瓶颈，市场需要更具有高效计算力、高效大带宽的数据运送能力、丰富储缓存能力的最高能效比的广适应性平台。

假若将400G内容传送到以太网比作在传送带上传送，影响传输的除了传送带速度，还有盒子的大小。传输速度需要足够快确保来得及装包，而越大的盒子也会降低效率。传统FPGA在传输400G内容时，无论如何调整传输大小和传输频率，也无法达到以太网的传输曲线。所以对于传统FPGA几乎无法满足超高速的传输条件。

来自Speedster7t高速I / O和存储器端口的数万兆比特数据很容易淹没传统FPGA面向比特位的可编程互连逻辑阵列的路由容量，而Speedster7t架构包含一个可横跨和垂直跨越FPGA逻辑阵列的创新性的、高带宽的二维片上网络（NOC），它们连接到所有FPGA的高速数据和存储器接口。

它们就像叠加在FPGA互连这个城市街道系统上的空中高速公路网络一样，Speedster7t的NoC支持片上处理引擎之间所需的高带宽通信。NoC中的每一行或每一列都可作为两个256位实现，单向的、行业标准的AXI通道，工作频率为2Ghz，同时可为每个方向提供512 Gbps的数据流量。

Speedster7t FPGA搭载全新的机器学习处理器（MLP），将计算、存储和程序集于一身，使其支持阵列式乘累积计算架构、内嵌缓存、可配置以支持演进中算法、支持广泛各种不同整点和浮点格式。大规模的可编程计算单元平行阵列是其核心，可提供业界最高的、基于FPGA的计算密度，另外，也具有最高的能效比。

高性能计算和机器学习系统的关键之处是高片外存储器带宽，从而为多个数据流提供存储源和缓冲。 Speedster7t器件是唯一支持GDDR6存储器的FPGA，该类存储器是具有最高带宽的外部存储器件。每个GDDR6存储控制器都能够支持512 Gbps的带宽，Speedster7t器件中有多达8个GDDR6控制器，可以支持4 Tbps的GDDR6累加带宽，并且以很小的成本就可提供与基于HBM的FPGA等效存储带宽。

“美光（Micron）乐于携手Achronix去实现全球第一个面向高带宽存储需求而直接加载了GDDR6的FPGA产品，”美光计算与联网业务部营销副总裁Mal Humphrey。“像这样的创新的和可扩展的解决方案将推动人工智能领域内的差异化，其中异构计算可选方案与高性能的存储是加速获得数据内涵的必需部分。”

非凡的存储带宽需要好的“后卫”才能真正发挥出其性能。Speedster7t器件包括业界最高性能的接口端口，以支持极高带宽的数据流。Speedster7t器件拥有多达72个业界最高性能的SerDes，可以达到1到112 Gbps的速度。还有带有前向纠错（FEC）的硬件400G以太网MAC，支持4x 100G和8x 50G的配置，以及每个控制器有8个或16个通道的硬件PCI Express Gen5控制器。

Achronix Semiconductor是一家私有的、采用无晶圆厂模式的半导体公司，总部位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市，公司提供了高性能的现场可编程逻辑门阵列（FPGA）解决方案。2013年，随着其Speedster22i FPGA产品系列开始量产，Achronix提供了业界最先进的、带有面向高性能有线通信应用的嵌入式系统级IP的FPGA产品。Speedster22i系列是第一款专用的FPGA，可支持全新的、创新的和高性能的可编程设计。

2016年10月，Achronix宣布其Speedcore 嵌入式FPGA（eFPGA） IP产品实现量产供应，实现了客户在自己的SoC中对可编程逻辑的集成。在发布之时，Achronix已经向多家客户付运了Speedcore IP产品；自那时起，出现了对Speedcore IP产品的前所未有的需求。Speedcore IP是专为计算和网络加速应用而设计的。

2019年5月，Achronix推出了突破性的Speedster7t FPGA系列产品，该系列产品对高带宽数据加速应用提供ASIC级性能，并具有FPGA的灵活性。Achronix的所有产品均由其业内最优的ACE设计工具提供支持，ACE是一个可支持逻辑综合、布局布线、再加上时序收敛和调试等功能强大的EDA工具。ACE工具可以免费提供用于评估。