不同于曾經(jīng)的競爭對手,作為全球FPGA前雙雄之一的Altera,在被Intel收購后,似乎沉默了很久——Intel以數(shù)據(jù)處理業(yè)務為中心的導向,使其FPGA的產(chǎn)品迭代被處理器和加速卡業(yè)務的節(jié)奏緊密的捆綁在一起。
這涉及到Intel的市場戰(zhàn)略。在FPGA行業(yè)里面工作了三十多年,Patrick Dorsey見證了5代的FPGA產(chǎn)品的發(fā)展,他目前擔任英特爾可編程解決方案事業(yè)部首席產(chǎn)品營銷官,他認為現(xiàn)在正是從電腦為中心逐漸轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)為中心的時代,“客戶需要深刻的理解數(shù)據(jù),因為市場比過去任何時候變化的更快,” Dorsey在接受電子發(fā)燒友的采訪時說。“我們要了解面對的挑戰(zhàn),并推出合適的產(chǎn)品。”
變化和挑戰(zhàn)
“以數(shù)據(jù)為中心的時代”并非一個概念,結(jié)合分析機構(gòu)和Intel自己的調(diào)研,預期到2020年,普通用戶每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為1.5GB,智慧醫(yī)院每天3TB,自動駕駛每天達4TB,而聯(lián)網(wǎng)飛機和智慧工廠每天分別達到了40TB和1PB!
這個變化的趨勢推動了數(shù)據(jù)處理市場需求的轉(zhuǎn)型并推動了創(chuàng)新,其中一個重要方向是高度定制化的軟硬件方案。Dorsey表示,不同用戶對數(shù)據(jù)處理的需求不同,在嵌入式應用領(lǐng)域和邊緣設備端,用戶需求是能夠?qū)崟r抽取包括圖像、視頻和視覺信息在內(nèi)的數(shù)據(jù);在通信基礎(chǔ)設施端,用戶需要高帶寬融合處理能力;在云端和相關(guān)企業(yè),需求則是能夠高效的管理、組織和處理激增的數(shù)據(jù)。
“如日本的Rakuten(樂天株式會社)需要做負載平衡,對數(shù)據(jù)進行分析處理,以平衡網(wǎng)絡相關(guān)的數(shù)據(jù)工作。” Dorsey舉例說,“中國移動的做法則是把網(wǎng)絡進行虛擬化,通過硬件虛擬化來提高數(shù)據(jù)處理和分析的效率。”
用FPGA實現(xiàn)加速
與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的關(guān)鍵詞是:實時、帶寬以及高速儲存和分析處理。對系統(tǒng)的要求集中在處理和加速性能上——這正符合Intel所致力的產(chǎn)品規(guī)劃:以Xeon為代表的處理器+以FPGA為核心的加速器。前者在全球數(shù)據(jù)處理服務器市場已經(jīng)居于壟斷地位,現(xiàn)在是該FPGA發(fā)力了,于是,Agilex誕生了。
用Dorsey的話來說,Agilex是一款“全面借助于Intel自己的能力”開發(fā)的FPGA,具體而言就是Intel自研的基礎(chǔ)架構(gòu)、Intel的處理技術(shù)、Intel的3D封裝和Intel的軟件。實際上,Agilex的確體現(xiàn)了你能想象到的所有與Intel相關(guān)的技術(shù)資源。
解讀Agilex
把Agilex想象成傳統(tǒng)的FPGA或者Stratix 10的升級版是錯誤的,它完全是一個不同的產(chǎn)品。Agilex采用Intel的10nm工藝制程,在數(shù)據(jù)處理性能上,它采用了Intel第二代HYPERFLEX架構(gòu),相較于上一代Stratix 10性能提升了40%,功耗降低了40%,DSP(FP16)性能高達40 TELOPS。存儲上,除了通用的DDR5和HBM,還有英特爾獨有的Optane。在數(shù)據(jù)收發(fā)速率上,Agilex的收發(fā)器速率達到112Gbps(目前業(yè)內(nèi)最高)!
“需要留意的是BFLOAT16,這是一個新的標準。谷歌的TPU里面已經(jīng)采用了這個標準,” Dorsey 強調(diào),“Agilex支持硬件化的BFLOAT16和FP16,這使得它更加適用于AI領(lǐng)域。”
能夠進行任意異構(gòu)3D集成是Agilex所強調(diào)的一個特點,這使得Agilex可以根據(jù)需要任意集成包括以芯片間3D封裝互聯(lián)的嵌入式多芯片互聯(lián)橋接、包含收發(fā)器、自定義I/O和自定義計算芯片在內(nèi)的芯片庫以及eASIC(英特爾去年收購的公司)定制芯片這些資源。
圖:Agilex能夠進行任意異構(gòu)3D集成
這有賴于Intel最新推出的名為Foveros的全新邏輯晶圓3D堆疊技術(shù),可實現(xiàn)在邏輯晶圓上堆疊邏輯處理單元。該技術(shù)首次將晶圓的堆疊從傳統(tǒng)的無源中間互連層和堆疊儲存晶片擴展到CPU、GPU和AI處理器等高性能邏輯晶圓。
“我們可以把不同類型的芯片,不同的半導體工藝節(jié)點封裝到FPGA內(nèi)部” Dorsey 解釋何為任意集成,“這樣就可以根據(jù)客戶或市場的需求,把最合適的功能、Chiplet封裝到一起,以快速實現(xiàn)用戶交付。”
Intel的eASIC和ASIC提供了大量可重復使用的IP,這構(gòu)成了其所謂的“自定義邏輯連續(xù)體”,使得Agilex的靈活性較FPGA多了一層延展。
有了靈活性和高性能,F(xiàn)PGA在系統(tǒng)中要充分發(fā)揮加速性能還需要與處理器之間保持一個高速通暢的連接,Intel的“內(nèi)存一致性”技術(shù)派上了用場——他們不久前推出的內(nèi)存一致性技術(shù)CXL是專為下一代數(shù)據(jù)中心應用開發(fā)的高速“CPU到設備”和“CPU到內(nèi)存”的開放互連技術(shù),可實現(xiàn)CPU與工作負載加速器(如GPU、FPGA和其他專用加速器)之間的高速、高效互連,該技術(shù)運行在PCIe GEN5上。Agilex是首款也是目前唯一一個支持Intel Xeon內(nèi)存一致性的加速器,
圖:Agilex分成三個型號,通用型的F系列,強調(diào)高連接性能的I系列和高存儲、計算性能的M系列。
Agilex的產(chǎn)品線規(guī)劃顯示了Intel對于不同市場需求的定義,在網(wǎng)絡方面,一方面是更快的數(shù)據(jù)路徑,一方面是基礎(chǔ)設施架構(gòu)優(yōu)化和分散特性;在數(shù)據(jù)中心,融合工作負載需要加速,包括基礎(chǔ)設施、應用和存儲的加速;在5G,需要滿足對不同階段的快速響應和靈活性。
“只有Intel可以同時滿足靈活性、快速優(yōu)化、全面自定義和定制化選擇這些選項,” Dorsey 說,“因為我們同時擁有FPGA、eASIC、ASIC和異構(gòu)3D集成技術(shù)使我們形成了一個自定義邏輯體。”
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