多方资料显示,FPGA 将在云端数据中心业务发挥突出的作用。据某数据调研报告预计,未来云端芯片的空间 2020 年有望达 105 亿美元,其中 FPGA 将贡献 20 亿美元。

 

上海安路信息科技有限公司(以下简称“安路科技”)市场与应用部副总经理陈利光告诉记者:“FPGA 已经在大型数据中心得到大规模应用,全球七大超级云计算数据中心包括亚马逊 AWS、微软 Azure、阿里云、腾讯云、百度云、IBM、Facebook 都采用了 FPGA 加速服务器。人工智能的广泛应用场景的架构多样性,可以充分发挥 FPGA 的优势和特点,开创新型 FPGA 在数据中心的新局面。”

 

陈利光强调,云端数据中心处理业务具有复杂、多样、灵活的特点。FPGA 的硬件现场可编程性和灵活性使得 FPGA 非常适合处理云端数据中心业务。他表示,AI 包括两个重要步骤,训练(train)和推论(inference)。GPU 目前主要运用在 train 阶段,处理大量的数据样本和参数,但是推断市场对 AI 芯片的需求远远大于训练,在需要推断的实时使用深度学习的神经网络算法实现平台里,FPGA 扮演的角色将越来越重要。

 

云端数据中心必须用非常先进的工艺如 20 纳米或 16 纳米去做。紫光同创市场营销中心总经理包朝伟介绍道:“目前中国最高端的 FPGA 产品就是 PGT180H,这是紫光同创 Titan 系列高性能 FPGA 产品,采用 40nm 工艺制造、拥有近 2500 万门规模、带有 6.25Gbps 高速通信串行接口 Serdes 和 1066Mbps 速率高速存储接口 DDR3 的高性能 FPGA 器件,也是国内唯一一款中大规模的 FPGA 器件。而 Xilinx 等国外 FPGA 巨头的产品比我们中国高出了 2 代,它们的最新产品才能达到数据中心应用需求,目前国产 FPGA 性能指标还是达不到,不过中大规模国产 FPGA 在某些 AI 终端应用场合,例如汽车人工智能 ADAS、智能安防监控等方面,是基本够用的,且性价比高,有一定优势,但小规模国产 FPGA 仍然也达不到 AI 终端应用需求。所以,国产 FPGA 在云端和终端的市场之路,还比较漫长、艰难、需要继续努力。”

 

FPGA 在云端数据中心爆发点在哪里?包朝伟表示,目前 Xilinx 和 Altera 已经在数据中心加速卡实现了第一步。他更看好 Xilinx 在这个领域的布局,认为 Xilinx 也正在做更高工艺的产品(16nm),预计量产时间在 2018 年年底以后,籍此以实现在数据中心更多的应用。

 

而国内 FPGA 在数据中心的进度要看紫光同创、安路和高云等的进度。包朝伟说:“数据中心事关国家安全,且也有贸易禁运的隐忧,中兴禁运事件就是一个鲜活的案例。只要国产厂家做出来,性能质量满足要求,估计是有很大市场机会的。我相信包括紫光同创在内的所有国产 FPGA 厂商都特别期待能够与中国知名系统设备厂商联合起来,形成良好的供需商务合作关系,实现共赢。”

 

从 AI 芯片发展路线和规律上来看,未来 AI 芯片要解决几个问题,最关键的是灵活度,要能实现并行的高速运算,二是要容易开发;三是能耗比要好。这三点一定是未来 AI 芯片的发展方向,也是 FPGA 厂商都需努力突破的要点。

 

从市场竞争格局来看,目前 FPGA 市场高度集中化,Xilinx 和 Altera 两家几乎囊括了近 90%的市场份额,合计专利达到 6000 多项,剩余份额被 Lattice 和 Microsemi 占据,共计超过 3000 项专利,技术专利和开发难度使得 FPGA 行业形成了较高的壁垒,这对后进者造成非常大的压力。

 

广东高云半导体科技股份有限公司工程副总裁王添平坦言,在 FPGA 的传统市场,一直被经营了 30 多年的 FPGA 的美国四大家垄断着,国产 FPGA 厂商虽然举步维艰但近几年在产品布局、发展策略方面发力已经初见成效。

 

“高云 2014 年 1 月成立至今,通过差异化设计,在市场上已经推出了 2 个家族 4 个系共 11 款芯片,有 50 多个封装形式,与国际厂商直接争夺市场,是国产 FPGA 厂商中可售产品种类最多、产品布局最全面的。特别是片上嵌入 Flash 的低密度 GW1N 家族 2 个系列 8 款芯片,目前市场上只有 Lattice 和 Altera 有类似产品,深受客户宠爱。而我们的 AI 产品已经在客户手中批量出货了。同样随着高云低、中、高密度 FPGA 产品布局的不断完善,我们智能识别、智能制造等方面的产品将很快从研发进入量产阶段。”王添平说。

 

陈利光同样表示,FPGA 市场格局仍然将高度集中化,未来一段时间,FPGA 市场将继续由 Xilinx 和 Intel(Altera)公司主导。在中国,很难再有新的 FPGA 公司出现,如果有新的初创公司,也将很难发展,这是由 FPGA 的高技术门槛和人才卡位决定的。

 

“在中国国内,安路科技具有人才、技术、资金和市场的大幅度领先优势。安路科技拥有国内 FPGA 行业最强的技术、市场和管理团队,自主开发的软件、硬件和测试技术。公司产品和技术方面都已经获得市场认可,同时在资本方面,安路也得到了众多国内领先的基金和企业的鼎力支持。安路科技目前正在研发面向数据中心、智能终端等广泛应用领域的高端 FPGA 产品系列,力争成为全球领先的 FPGA 公司。”陈利光强调说。

 

综上所述,人工智能应用需求的出现给 FPGA 带来了历史性的发展机遇,FPGA 强大的并行计算能力、高能耗比、灵活的编程等优势,决定其将在人工智能应用中发挥重要作用,从市场竞争格局来看,Xilinx 和 Intel(Altera)将在高端云服务器占据长时间的主导地位,而国内厂商的主导市场仍在应用终端(汽车 ADAS、工业、通信、医疗、AR/VR)以及中低端的后台服务器市场,而国产厂商要想走入云端,还必须突破在 FPGA 高端技术人才、先进工艺制程等方面瓶颈,并联合国内(BAT)高端云服务器设备厂商共同努力,建立起自己的生态。长远来看,走向自主定制是必然趋势,但“革命尚未成功,同志仍需努力”,期待国产 FPGA 厂商在未来的发展有更出色表现。

 

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