聚焦AI、网络和嵌入式三大关键市场，英特尔全系FPGA产品加速智能化落地

11月14日，以“创新加速，塑造FPGA芯未来”为主题的2023年英特尔FPGA中国技术日在北京成功举行。随着全球越来越依赖数据密集型工作负载，对高速率、低延迟计算的需求空前高涨。FPGA因为其灵活度高、配置性强，逐渐成为人工智能、5G通信和工业边缘应用的明星产品。

英特尔可编程方案事业部副总裁兼网络业务部总经理Mike Fitton博士表示：“行业正在发生巨大的变化，新的工作负载由数字化转型需求带动，在人工智能等新兴市场的带动下，FPGA市场将迎来爆发式增长，市场规模将从2022年的90亿美元增长到2028年的130亿美元，复合年增长率达到7%。从通用市场到垂直行业市场，面对多样化的算力需求，市场亟需兼具高性能与低功耗的创新芯片组合以满足严苛的工作负载需求。”

图：英特尔可编程方案事业部副总裁兼网络业务部总经理Mike Fitton博士

FPGA在发展当中有哪些明显挑战？英特尔FPGA产品阵列有哪些明显的性能和应用优势？在弹性供应链方面英特尔FPGA产品和解决方案如何响应客户的需求？围绕这些焦点问题，英特尔可编程方案事业部副总裁兼网络业务部总经理Mike Fitton博士、英特尔可编程方案事业部FPGA芯片产品营销高级总监Lux Joshi、英特尔可编程方案事业部副总裁兼软件工程总经理薛华和英特尔可编程方案事业部中国总经理叶唯琛给记者带来了最新的专业解读和分析。

面向高、中、低端FPGA市场，英特尔推出FPGA全家族系列

英特尔可编程方案事业部FPGA芯片产品营销高级总监Lux Joshi表示，更智能、更互联的市场需求，对FPGA技术提出了三点需求。首先，FPGA技术须具备应对各项标准不断变化的更高工作负载的能力，包括加快创新步伐、快速集成新功能，以及支持任何制程节点、代工服务或IP的能力。其次，在数据激增的背景下，FPGA需要具备更多级别的存储方案和带宽。对FPGA的要求包括拥有更高的内存带宽、集成内存的新选项以及支持全新的内存接口。最后，随着FPGA设计和工作负载加速的复杂性日益增加，未来需要更简便的FPGA开发、AI和工作负载加速工作流，并建立开放式的加速生态系统。

Mike Fitton博士指出，英特尔推出了FPGA全家族系列的产品矩阵来满足全球客户的需求。Agilex 3是成本调优的，主要适用于边缘计算和IoT设备；Agilex 5针对中端市场，在图像与视频处理、自动驾驶、5G通信、工业自动化领域，可以用于加速计算、优化计算和实现实时推理；Agilex 7主要针对高端市场，在高性能计算和数据中心加速领域，比如大语言模型和其他模型在过去12个月崛起，新品可以为边缘到云提供基于FPGA的AI扩展性。

以Agilex 7为例，这款高性能FPGA采用CXL提高带宽和连接性能，并借助HBM加快内存访问速度，该具有性能功耗比优势的Agilex 7 M、F和I系列FPGA现已上市。其中，Agilex 7 FPGA R-Tile相较于其他同类FPGA产品，其每个端口的PCIe5.0带宽速度提高了2倍，CXL带宽提高了4倍，现已大量出货。

英特尔也同样重视中端FPGA的市场机会，Agilex 5系列的推出也提供了印证。“我们对Agilex 5非常有信心，它可以满足更多的低功耗和更小的形态因素应用的需求，客户可以把它应用到下一代的设计之中，它是一个嵌入式边缘计算的应用。” 英特尔可编程方案事业部FPGA芯片产品营销高级总监Lux Joshi表示，“Agilex 5采用了英特尔7nm工艺制程和第二代英特尔Hyperfle FPGA架构，对晶体管的每瓦性能进行了优化，从而实现出色的能耗，可以应用到AI边缘计算，包括计算、分析以及汽车领域、数据处理。”

Lux Joshi透露， Agilex 5在今年底会向早期使用计划的客户提供相关产品，大规模量产则将在2024年第一季度进行。Agilex 3外形小巧，在功耗和成本上进行了大幅优化，且拥有广泛的IO支持。Agilex 3包括B和C两个系列，主要是针对广泛的市场应用以及板卡管理，B系列有望在明年实现量产，C系列也将在适当的时候进行相关信息披露。

“我们通过提供Agilex，希望覆盖到FPGA市场的高、中、低端以及性能调优，为开发者提供最适合他们应用的相关功能和能力。除了FPGA芯片以外，在软件方面，英特尔提供全栈式的软件工具，包括从IP到整体架构、AI套件、开放式FPGA堆栈（OFS），这些都是希望能够进一步提供加速方案，助力客户的新品上市。” Lux Joshi指出。

“不同的垂直市场对FPGA软件IP要求不同，比如生物基因和金融科技是两个差异明显的垂直赛道。他们所要求的软件IP非常不同，我们要提供相应的集成能力，能够把他们行业具体的IP集成到最终的解决方案当中。而且，不同客户对软件堆栈的要求也不尽相同。因此在软件方面，我们也需要提供广泛的解决方案才能过为客户的新品提供助力。” 英特尔可编程方案事业部副总裁兼软件工程总经理薛华表示。

构建强而有韧性的供应链也是英特尔FPGA产品一大优势。Mike Fitton博士表示，所有这些FPGA产品，都可以达到16周甚至更短的交付时间。另外，英特尔提供更加敏捷的原型设计，尤其从共赢生命周期的角度来讲，英特尔已经相应将FPGA产品生命周期延长到目前10年以上，也就是到2035年。

中国FPGA需求旺盛，融合英特尔FPGA技术展示多种应用案例

“在新场景、新应用海量增长的驱动下，中国本地市场对于FPGA产品的需求也在日益多元化和快速扩展。我们始终致力于以中国客户的实际需求为导向，基于领先的FPGA产品和软件为各行业提供全场景的解决方案。” 英特尔可编程方案事业部中国总经理叶唯琛表示。

在技术日的展区内，记者看到了多款融合英特尔FPGA技术的应用案例展示。在一个RDU 5G一体化基站解决方案展台上，工程师介绍说：“英特尔5G一体化基站采用了先进的Xeon ICX-D和FPGA方案，并且使用5G RU和DU集成一体化设计方式，即把5G RRU和BBU集成在一起的方案。基于完全自主研发的IP、协议栈和系统软件，实现了完整的5G NR无线接入功能，可以高效快速应用于公共通信领域和众多5G垂直行业。Agilex 5芯片明年上市，我们这个方案将新FPGA芯片列入，90%的模块移植工作都已经完成，实现资源和功耗的匹配，给基站客户更好的选择。”

在一台静脉仪展台，现场工作人员通过仪器的照射，能够清晰地看到皮下血管的分布。

现场的工作人员告诉记者，该技术利用近红外光进行照射，通过FPGA采集传感器接收的图像，并利用FPGA的高速并行特性，采用大窗口多尺度卷积神经网络，对皮下血红蛋白吸收后的光强数据进行计算。

在工业缺陷检测实训平台的展台，工作人员介绍，工业缺陷检测实训平台以高端铝材表面缺陷检测需求为背景，深度融合FPGA、边缘计算、人工智能与深度学习等关键技术，可以为高校的FPGA、人工智能等专业教学提供实训产品。工业缺陷检测实训平台能够将工业相机、光源、微型传输机、机械臂等模块集成一体，并采用FPGA进行模型推理，利用深度学习算法和铝片表面缺陷数据集来实现缺陷识别。

在采访最后，英特尔可编程方案事业部中国总经理叶唯琛表示：“除了AI训练和推理带来的高端FPGA市场的爆发，英特尔也注意到中国有非常多的工业客户对FPGA在边缘计算的应用充满兴趣，对智能摄像头、工业控制器、工业AI检测都有非常多需求，高端FPGA特性延伸到中端应用趋势明显，英特尔明年要大规模量产的Agilex 5就是顺应这一需求的增长，我也非常看好中国客户基于英特尔FPGA技术加快创新，推出令人惊喜的多元化应用。”

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