赛灵思蝶变之路 从FPGA进入ACAP世界

近日，自适应和智能计算公司赛灵思（Xilinx）公布2019财年第二季度财报，财报显示该公司实现季度性收入7.46亿美元，比去年同期增长19%，这也是赛灵思连续12个季度实现了正增长。

灵思首席执行官Victor Peng表示，得益于5G网络、数据中心及汽车等业务需求带动FPGA的出货，加上人工智能及云计算等应用的广泛增长基础, 与上一年销售额相比，我们将2019财年的收入增长率提高到大约20%。这也意味着，赛灵思对其正进行的平台战略转型极具信心。

上任九个多月的Victor Peng，日前在赛灵思中国开发者大会上谈到赛灵思正在进行的战略转型，称赛灵思正在推进以数据中心优先，加速核心市场发展，驱动灵活应变的计算。“这就像是一个椅子的三条腿，三条腿对于整个战略的完整性来讲都是至关重要，而且是相互关联的，要超过大家的想象。”

赛灵思成立于1984 年，首创FPGA技术。经过长期的发展，其产品线已经涵盖45/28/20/16nm四个系列的FPGA以及Zynq SoC，同时还提供相应的开发软件工具及IP支持。值得注意的是，赛灵思在16nm-28nm系列产品已经在FPGA市场上占据主导优势。

FPGA（可编程门阵列，Field Programmable Gate Array），是集成电路的一种，其特点与常见的CPU、GPU等全定制集成电路技术不同，用户可以在FPGA板卡上可以通过编程语言来调整或者更换这块板卡的用途，这种现场“可编程性”更加灵活。

但是，当前随着摩尔定律的放缓以及大数据、AI、5G、自动驾驶等的发展，对于计算能力和带宽提出了前所未有的要求，同时新的算法新的框架层出不穷，要应对这一变化就需要灵活应变的架构，因为一种架构已无法独自完成大量的数据处理，并且传统芯片设计的周期也无法跟上创新的步伐。

“就像自然界的适者生存一样，在数字世界灵活应变的系统才是最可持续的。”Victor Peng 认为，赛灵思的平台转型是大势所然。推出的“大杀器”——自适应计算加速平台ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platform）对赛灵思意义重大，紧跟着在中国率先发布加速人工智能和数据中心应用的Versal 与 Alveo 两大芯片产品系列。

对数据中心市场的重视，被业界认为，赛灵思在意图复制英伟达的成功。这几年英伟达依靠GPU业务在数据中心和AI市场收益大幅增长。当然，赛灵思的此举也表明其想尽快摆脱单纯依靠FPGA器件的发展，选择平台化的路径是实现公司业务规模化发展的必然。另外，选择在中国市场率先发布 ACAP系列新品，也反映出赛灵思对中国半导体消费市场的重视。

Versal是基于台积电7nm工艺技术打造，它寓意多样性和通用性，是一款可面向所有应用、面向所有开发者的平台级产品。该产品包括 6 个系列的器件，其独特架构针对云端、网络、无线通信乃至边缘计算和端点等不同市场的众多应用提供了可扩展性和 AI 推断功能。

Versal的发布对赛灵思意义重大。“这意味着赛灵思不再是一家单纯的FPGA公司了，而是一家平台公司。”Victor Peng 强调，Versal并不是FPGA的一次产品升级。我们把它称之为一个全新的产品类别，这不是一个品牌的名称，也不是FPGA。

按照 Victor Peng 的说法，ACAP 作为一个全新的计算平台，它的发展还需要更多的时间来普及；而 Versal 的推出也并不意味着赛灵思会放弃 FPGA 和 Zynq 这样的可扩展处理领域，相反，它将继续推进这一市场的发展。他认为，当前业界大多数人还不清楚ACAP平台到底是什么，“不过你可以把Versal视为SoC界的瑞士军刀，它继承了CPU、GPU和可用于数据中心加速的FPGA的优点。

Victor Peng透露，Versal历经四年研发，投入 10 亿美元以上，有1500 多名软硬件工程师参与其中。它适用于多个市场领域的应用场景，比如说汽车、工业、科学与医疗、航空航天与国防、音视频与广播乃至于消费类电子等。据悉，产品将于 2018 年实现流片，不过正式大规模推向市场将会到2019年下半年。

数据显示，Versal的速度超过当前最高速的FPGA 20倍、比当今最快的CPU快100倍，同时可实现低于2ms的时延，对于数据中心、有线网络、5G无线和ADAS等应用提速明显。

与之相呼应的是，赛灵思还推出了功能强大的加速器卡——Alveo，用来大幅提升云端和本地数据中心中业界标准服务器的性能。它的优势在于部署在靠近服务器 CPU 位置，可以为应用开发者生态体系提供平台方法，支持他们利用熟悉的环境来开发和部署加速解决方案。这项技术着重展现了赛灵思为数据中心带来的灵活应变能力和灵活性。

针对机器学习，Alveo加速卡实时推断吞吐量比高端 CPU高出20 倍，相对于高端GPU等等固定功能的加速器，能让2毫秒以下的低时延应用性能提升4倍以上，此外，Alveo 加速器卡相对于 GPU 能将时延减少 3 倍，在运行实时推断应用时提供显著的性能优势。数据库搜索等一些应用可从根本上得到加速，性能比 CPU 高90 倍以上。

而且，目前Alveo得到了合作伙伴和 OEM 厂商生态系统的广泛支持，已有14 家合作伙伴开发完成的应用可立即投入部署，比如国内的华为、阿里云、浪潮等都已经推出基于赛灵思的加速方案。以华为为例，通过合作，实现了线上线下协同的FPGA加速解决方案，以视频编解码为例，在在线视频广播业务场景下可节约40%的带宽和存储空间，为客户带来了极大的价值。

另外，阿里集团采用Faas提升发效率，节省了成本，阿里集团X项目每千片FPGA三年节约TCO成本40%。作为正在兴起的新势力，赛灵思的ACAP在生态的构建上也非常的重视。赛灵思表示，ACAP不会取代所有的GPU，但肯定会有越来越多的应用和ODM厂商会采用这种灵活应变的平台。Alveo 加速器卡的推出进一步推进了赛灵思向平台公司的转型，使不断增长的应用合作伙伴生态系统以比以往更快的速度加速创新。

就目前而言， AI芯片成为“当红炸子鸡”，诸如BAT、华为等公司都纷纷入局开始跨界做AI芯片，另外英特尔、英伟达、联发科等芯片巨头也在加大投资力度。Victor Peng表示，之所以涌入这么多科技巨头，这表明目前正处于AI革命的早期，各行各业都在寻找不同的解决方案。“在这个竞技场里，赛灵思真正的竞争对手是英伟达。”

Victor Peng谈到对这个行业的思考，“我不建议小企业和初创企业自己开发芯片，要做自己擅长的事情 。其实他们可在特定领域（算法和框架方面）和应用上深入研究，从这些层面来创造更多的价值；或者采用Versal平台开发具体应用，而不是花费数亿资金甚至几年时间从头去开发芯片”。

他提到今年7月份收购的中国AI初创公司深鉴科技。“早在两年前就基于赛灵思产品做AI方面的开发，因此在被收购后其成果可迅速应用到Versal平台上，深鉴科技最为核心的就是DPU及神经网络压缩编译技术，应用此技术的Versal平台可适应不同精度不同位宽，并且时延大幅降低。”

“有几家初创企业是因为做ASIC（专用定制芯片）取得成功的？”Victor Peng认为，设计AI芯片目前需要采用16纳米甚至7纳米的工艺，所需的资金投入是巨大的，风险也很大。大公司相对而言具有多方面优势。”从打开FPGA的大门，到SoC、MPSoC、RFSoC芯片再进化，到进入ACAP的世界，赛灵思完成了从FPGA器件到平台ACAP的蝶变，也将开启赛灵思的新征程。按照赛灵思的发展路线图，2020年将推出Premium和AI边缘系列，下半年将上市AI射频系列，而HBM将于2021年下半年面世。