FPGA都经历哪三个大时代?

在半导体市场上，现场可编程门阵列一直是另一类动物。尽管FPGA只是从可以模拟其他硬件并因此运行软件的一系列逻辑门演变而来，但FPGA遵循了自己的发展路径，同时利用了为通用CPU和定制ASIC开发的其他技术。

我们将在1月22日在圣何塞玻璃屋的The Next FPGA Platform活动中与Achronix产品计划和业务开发副总裁Manoj Roge聊天时，这将是对话的主题之一。（您可以注册在这个环节的事件，我们希望看到你在那里。）Achronix公司，成立于2004年，是一个相对较新的FPGA市场正在开始获得针对其更大的竞争对手一定的牵引力。

对于主要的FPGA制造商的产品和策略，Roge并不陌生。从1990年代中期到2000年代中期，Roge曾担任赛普拉斯半导体公司的产品线经理，负责许多不同的产品线和不同的管理角色。2005年，Roge担任Altera产品计划高级经理，将公司的65纳米和40纳米产品推向市场。（这是在Achronix成立之后。）五年后，Roge成为Xilinx的产品规划总监，推动了该公司的路线图和生态系统；四年后，他担任了数据中心和通信产品线的规划和营销工作总监。 2017年夏天，Roge接任了Achronix的当前工作，为另一家FPGA制造商制定了战略和路线图。

这种经历给他带来了独特的见解，Roge告诉The Next Platform： “有这么多激动之所以有几个原因。” “首要原因是数据中心中的所有关键工作负载都在快速变化，而诸如机器学习之类的新工作负载已经成熟。每个人都在寻找降低功耗和提高成本效率的数量级。您只是无法通过部署越来越多的CPU来扩展数据中心，并且，我认为，目前行业中普遍同意您需要使用异构加速器。FPGA是一种选择，部署FPGA以便将来验证数据中心有很多好处。”

这种可延展性–我们已经听到很多人将FPGA称为“动态ASIC”，而我们称其为“动态虚拟ASIC”，因为它们通常代表带有可编程虚拟指令集的虚拟CPU。当然是FPGA的关键特性之一。每当您的工作负载快速变化（但不是很快）并且需要低延迟和并行计算时，就必须考虑使用FPGA。

Roge看待它的方式，已经经历了三个FPGA时代，而我们仍处于第三个时代，直到几年前才问世。

Roge解释说：“ FPGA 1.0阶段涉及胶合逻辑，从1980年代一直持续到1990年代中期。” “这个时代包括低端CPLD和PLD设备，客户将其用于某种胶合逻辑，某种可编程的I / O，并大致代表了一个10亿至20亿美元的可寻址市场。从1990年代中期到2017年左右是FPGA 2.0时代，我们称之为连通性浪潮，当时使用FPGA来实现用于网络或存储器的接口。以太网或DDR存储器种类繁多，随着FPGA密度和性能的提高，它们被用于某些复杂的功能，而不仅仅是胶粘逻辑。这将TAM扩大到大约50亿美元。”

根据您的估算方式，主要的FPGA供应商– Xilinx，Altera / Intel，Lattice Semiconductor和Achronix –的销售额约为65亿美元，他们当然会追求更大的TAM。到底是多少争论的话题，这是我们举办一场以FPGA为中心的活动的原因之一。

“从2017年左右开始，我们进入了FPGA 3.0时代，这全都涉及数据加速。现在，FPGA不仅用于某种胶合逻辑或原型设计，而且正独立地成为计算引擎，它们也被大量部署在Microsoft Azure和Amazon Web Services的数据中心内部。” Roge说，FPGA的TAM保守地估计在100亿美元左右，可能是其两倍或三倍。

现在的问题是如何将TAM变成现实。这需要硬件和软件工程。

“无论您是构建HPC集群之类的系统还是用于超大规模数据中心的分析，所有这些都归结为以下三个要素：高效的计算，内存层次结构和带宽以及有效的数据传输。我们已经仔细研究了如何优化这些内容。我们正在使用台积电的7纳米工艺，因此我们将从中受益，并与Xilinx保持公平竞争。英特尔目前的Agilex FPGA大约为10纳米，大致相同。但是我们的差异在于体系结构和我们选择的一些功能。我们决定专注于一些工作负载，并且我们想尽最大的努力来提供每瓦每美元的性能。我们确实仔细考虑了其中的一些方面，使架构师更容易与Xilinx或Intel接洽。我们不关心直接的功能比较-逻辑元素，DSP模块，存储模块等。Teraops是一个营销编号，它的确没有任何意义。重要的是如何加速整个应用程序。而且，由于您拥有合适的内存带宽和高效的机器学习计算能力，例如，我们可以为图像识别提供良好的端到端应用程序性能。”

我们可以说，内存带宽，I / O带宽和teraops（或teraflops）是任何设备的赌注，而您对它们的处理方式（在硬件和软件的独特组合中）才是最重要的。换句话说，我们认为FPGA将在数据中心找到一个持久但不断变化的家。
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