芯片,是最近的熱門(mén)話題,我們要關(guān)注的不僅僅是手機(jī)芯片,也要關(guān)注汽車(chē)芯片,更何況智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)業(yè)需要大量的芯片,其中,最重要的就是自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)需要用到的芯片。
北京時(shí)間5月21日,總部位于美國(guó)加州圣克拉拉市的半導(dǎo)體公司Achronix,在中國(guó)深圳舉辦交流會(huì),宣布推出全新的7nm FinFETSpeedster7t系列產(chǎn)品,該產(chǎn)品可以滿足人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)和高帶寬數(shù)據(jù)加速應(yīng)用的需求。
人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的一大應(yīng)用就是自動(dòng)駕駛,領(lǐng)頭羊Waymo采用的是英特爾CPU+Altera FPGA的方案來(lái)解決自動(dòng)駕駛所需要的數(shù)據(jù)融合和算法處理,因?yàn)镻FGA作為硬件加速器,可以作為GPU的有效補(bǔ)充,應(yīng)用為汽車(chē)主控芯片。
據(jù)Achronix總裁兼首席執(zhí)行官Robert Blake介紹,Speedster7t系列基于一種高度優(yōu)化的全新架構(gòu),從而獲得有類似ASIC一樣的性能、可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的FPGA靈活性和增強(qiáng)功能,會(huì)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的FPGA解決方案。
在中國(guó)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,也有部分的公司采用了FPGA的方案,配合CPU或者GPU,搭建自己的解決方案,Achronix新推出的7nm FPGA系列產(chǎn)品Speedster7t,提供了Altera、Xilinx之外的多一種選擇,也給國(guó)內(nèi)FPGA廠商壓力。
01 FPGA在自動(dòng)駕駛的應(yīng)用
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)對(duì)計(jì)算的要求在不斷提高,尤其是自動(dòng)駕駛技術(shù)在面臨多傳感器數(shù)據(jù)融合處理的問(wèn)題,傳統(tǒng)的汽車(chē)MCU的算力是滿足不了要求了,GPU、FPGA、ASIC等AI芯片就開(kāi)始進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)。
正如前面所言,自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的全球領(lǐng)頭羊Waymo,也是采用CPU+FPGA的方案,其計(jì)算平臺(tái)采用了英特爾Xeon 12核以上CPU,搭配了Altera的Arria系列FPGA芯片,并且采用英飛凌的Aurix系列MCU作為CAN或FleRay網(wǎng)絡(luò)的通信連接。
在中信證券許英博的研究報(bào)告認(rèn)為,在汽車(chē)主控芯片領(lǐng)域,GPU 仍將保持通用汽車(chē)主控芯片的主流地位, FPGA作為有效補(bǔ)充, ASIC 將成終極方向。
目前,人工智能及智能駕駛算法尚未定型,GPU作為通用加速器,預(yù)計(jì)仍將在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持其汽車(chē)主控芯片的主流地位; FPGA 作為硬件加速器, 料將成為 GPU 的有效補(bǔ)充;將來(lái)如果全部或部分智能駕駛算法得以固化, ASIC 將成為最優(yōu)性價(jià)比的終極選擇。
下面是GPU、FPGA和ASIC各個(gè)芯片的一些特點(diǎn):
GPU:通用性強(qiáng)、速度快、效率高。適合用在深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練方面,但是性能功耗比較低;
FPGA:具有低能耗、高性能以及可編程等特性。相對(duì)于 CPU 與 GPU 有明顯的性能或者能耗優(yōu)勢(shì),但對(duì)使用者要求高;
ASIC:可以更有針對(duì)性地進(jìn)行硬件層次的優(yōu)化,從而獲得更好的性能、功耗比。弊端在于ASIC 芯片的設(shè)計(jì)和制造需要大量的資金、較長(zhǎng)的研發(fā)周期和工程周期,而且深度學(xué)習(xí)算法仍在快速發(fā)展,若深度學(xué)習(xí)算法發(fā)生大的變化,F(xiàn)PGA 能很快改變架構(gòu),適應(yīng)最新的變化,ASIC 類芯片一旦定制則難于進(jìn)行修改。
但就現(xiàn)階段而言,F(xiàn)PGA讓自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)更具靈活性當(dāng)前處于自動(dòng)駕駛發(fā)展的“試錯(cuò)”階段,算法的更新迭代周期非常短,這給FPGA更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司Semico Research的預(yù)測(cè),人工智能應(yīng)用中FPGA的市場(chǎng)規(guī)模,將會(huì)在未來(lái)4年增長(zhǎng)3倍,達(dá)到52億美元。
02 7nm的Speedster7t
除了采用7nm FinFET工藝制造(7nm真的很貴?。琒peedster7t系列產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在于全新的架構(gòu),以平衡片上處理、互連和外部輸入輸出接口(I/O),以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用吞吐量的最大化,這些應(yīng)用場(chǎng)景可見(jiàn)于基于邊緣計(jì)算和基于服務(wù)器的AI/ML應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)處理和存儲(chǔ)。
高性能計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的一個(gè)重點(diǎn)要求就是高片外存儲(chǔ)器帶寬,這樣可以為多個(gè)數(shù)據(jù)流提供存儲(chǔ)源和緩沖,據(jù)介紹,Speedster7t器件是唯一支持GDDR6的FPGA,每個(gè)GDDR6存儲(chǔ)器都能夠支持512Gbps的帶寬,多達(dá)8個(gè)GDDR6控制器則可以支持4Tbps的GDDR6累計(jì)帶寬。
Speedster7t系列產(chǎn)品之所以能夠支持如此高的帶寬,是因?yàn)樵撓盗挟a(chǎn)品專門(mén)為高帶寬應(yīng)用進(jìn)行了設(shè)計(jì),具有一個(gè)革命性的全新二維片上網(wǎng)絡(luò)(2D NoC),以及一個(gè)高密度全新機(jī)器學(xué)習(xí)處理器(MLP)模塊陣列,從而把FPGA的可編程性與ASIC的布線結(jié)構(gòu)和計(jì)算引擎結(jié)合起來(lái),創(chuàng)造了一類全新的“FPGA+”技術(shù)。
正如前面所言,可能現(xiàn)階段自動(dòng)駕駛還處于“試錯(cuò)”階段,F(xiàn)PGA可編程的特點(diǎn)可以在現(xiàn)在贏得市場(chǎng),但是隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展,其算法逐漸穩(wěn)定,需要將算法進(jìn)行SoC的時(shí)候,可能就是ASIC的天下了。
對(duì)于Speedster7t的設(shè)計(jì)方Achronix公司而言,這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)考慮到了,基于Achronix公司是一家既提供獨(dú)立FPGA芯片又提供Speedcore嵌入式FPGA(eFPGA)半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)的公司,Achronix在SpeedcoreEFPGA IP中采用了與Speedster7t FPGA中使用的同一種技術(shù),可支持從Speedster7t FPGA到ASIC的無(wú)縫轉(zhuǎn)換。
FPGA應(yīng)用通常具有必須保持可編程性的功能,而其他固定功能則是應(yīng)用于特定的系統(tǒng)應(yīng)用。對(duì)于ASIC的轉(zhuǎn)換而言,固定功能可以被固化進(jìn)ASIC結(jié)構(gòu)中,從而減少芯片面積、成本和功耗。
據(jù)Achronix介紹,當(dāng)使用SpeedcoreeFPGA IP將Speedster7t FPGA轉(zhuǎn)換為ASIC時(shí),用戶有望節(jié)省高達(dá)50%的功耗并且降低90%的成本。這個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)的話,可以讓Achronix公司的Speedster7t系列產(chǎn)品,在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,應(yīng)該會(huì)有著較好的應(yīng)用前景。
03
Achronix總裁兼首席執(zhí)行官Robert Blake在深圳交流會(huì)后,就馬不停蹄地前往北京,接著在北京時(shí)間5月22日與當(dāng)?shù)孛襟w進(jìn)行交流。值得關(guān)注的一個(gè)細(xì)節(jié)就是,Speedster7t在美國(guó)當(dāng)?shù)匕l(fā)布的時(shí)間(北京時(shí)間5月21日23:00)還是位于中國(guó)之后的,可見(jiàn)Achronix對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的重視。
當(dāng)問(wèn)及當(dāng)前的貿(mào)易環(huán)境時(shí),Robert Blake表示專注于自己能做的事情上,并且看好中國(guó)市場(chǎng)。在Robert Blake在深圳與媒體交流的時(shí)候,華為任正非在同一時(shí)間接受媒體采訪,也談及了相關(guān)內(nèi)容,其談話內(nèi)容也在朋友圈刷屏了,相信大多數(shù)讀者都看到了。
總結(jié)就是,市場(chǎng)很大、機(jī)會(huì)很大、諸君努力。