摩爾定律放緩，eFPGA技術(shù)迎來(lái)了最好的發(fā)展時(shí)機

　　自摩爾定律被提出到現在，它已經(jīng)伴隨著(zhù)半導體產(chǎn)業(yè)走過(guò)了半個(gè)多世紀，這個(gè)規律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的神速，它讓人們相信，IC制程技術(shù)是可以呈現直線(xiàn)式的發(fā)展，通過(guò)先進(jìn)的工藝能讓IC產(chǎn)品持續地降低成本，同時(shí)提升產(chǎn)品性能。但在今年，這樣的想法或許被打破，業(yè)界對摩爾定律的懷疑聲連綿不斷，先是格芯宣布放棄7nm FinFET項目，隨后英特爾延緩7nm工藝的研究進(jìn)程等等，這些動(dòng)作凸顯了企業(yè)對行業(yè)新的看法。未來(lái)幾年，摩爾定律是否會(huì )真的消失?它是否會(huì )改變如今的產(chǎn)業(yè)格局?這個(gè)不好說(shuō)，但是放緩的節奏是不可否認的，摩爾定律的變化，給半導體產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了很多的不確定性，這也給eFPGA帶來(lái)了發(fā)展機遇。

　　eFPGA迎來(lái)了發(fā)展良機

　　對于業(yè)界而言，eFPGA并非一種新的技術(shù)，早在十多年前就已經(jīng)出現過(guò)，它是嵌入式的FPGA技術(shù)。大家對FPGA技術(shù)更熟悉，FPGA和ASIC芯片都是應用非常廣泛的，但一直以來(lái)，似乎ASIC芯片才是真正的市場(chǎng)主流，并非是FPGA技術(shù)的原因，而是它們的制造成本和應用場(chǎng)景所致，相對而言，FPGA或eFPGA的成本更高，除非有特定的場(chǎng)景需求，客戶(hù)并不愿意采用價(jià)格更昂貴的技術(shù)?！?/p>

　　隨著(zhù)芯片技術(shù)的發(fā)展，ASIC芯片也出現了發(fā)展瓶頸，材料和架構的局限讓它們很難滿(mǎn)足某些場(chǎng)景，如AI帶來(lái)的算力需求、機器學(xué)習應用以及云計算等，大數據和物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)步，帶來(lái)了更大的運算需求，eFPGA重新成為市場(chǎng)的香餑餑，這種全新的、異構的、自帶可編程硬件加速器的新技術(shù)成為推動(dòng)半導體產(chǎn)業(yè)向前的關(guān)鍵驅動(dòng)力。

　　據OFweek電子工程網(wǎng)獲悉，目前市面上提供完整的eFPGA技術(shù)解決方案的公司并不多，Achronix是其中的佼佼者，它們剛剛入圍全球半導體聯(lián)盟2018年最受尊敬的私有半導體公司獎，具備將eFPGA技術(shù)嵌入到ASIC芯片中實(shí)現量產(chǎn)的能力，Achronix的Speedcore是業(yè)界首款向客戶(hù)出貨的eFPGA IP產(chǎn)品。

　　eFPGA技術(shù)的優(yōu)勢和應用

　　隨著(zhù)人工智能和機器學(xué)習等對大數據處理能力的更高要求，處理器核心數量的增加并不能帶來(lái)計算能力的成倍增長(cháng)，而eFPGA的SoC不僅可以更快速地進(jìn)行數據處理，同時(shí)功耗也更低。但想把FPGA嵌入到SoC中并不是一件簡(jiǎn)單的事情，不僅需要擁有FPGA經(jīng)驗，更需要有IP集成的經(jīng)驗。Achronix是第一家提供帶有嵌入式系統級別IP的高密度FPGA的供應商，因此使用相同的、經(jīng)過(guò)驗證的技術(shù)最終推出了eFPGA產(chǎn)品。

　　“Achronix很高興能夠走在嵌入式FPGA市場(chǎng)的最前沿，該技術(shù)正在迅速地成為許多需要硬件加速的應用的首要選擇”，Achronix市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁Steve Mensor說(shuō)道?！斑@些全新的eFPGA Accelerator應用加速項目將使創(chuàng )新的公司和研究機構能夠使用我們的IP和工具去構建下一代的可編程芯片，從而滿(mǎn)足AI / ML和其他計算密集型應用不斷增長(cháng)的數據和計算量需求?！?/p>

　　人工智能和機器學(xué)習的加速器

　　針對人工智能的應用特點(diǎn)，eFPGA技術(shù)提供了一種新的解決方案，利用它在自定義處理器和內存管理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，嵌入式可編程邏輯通過(guò)消除對面積大、功耗高的I/ O電路的需求，縮減了芯片的總面積。Achronix亞太區總經(jīng)理羅煒亮表示，Achronix的Speedster等許多FPGA架構提供了完全可自定義的邏輯和數字信號處理引擎的混合結構，它們可支持固定和浮點(diǎn)運算，DSP引擎可采用由8位或16位單元來(lái)組成一種構建模塊，這種方法可以將它們組合起來(lái)以支持更高精度的數據類(lèi)型，通過(guò)用邏輯陣列中的查找表來(lái)實(shí)現相關(guān)邏輯也能夠適用于低精度。Achronix的Speedcore可集成在芯片上的嵌入式FPGA半導體知識產(chǎn)權模塊。

　　除了計算和網(wǎng)絡(luò )基礎設施的通用要求之外，人工智能/機器學(xué)習還對高密度和針對性計算產(chǎn)生了顯著(zhù)增加的需求，MLP模塊是一種高度靈活的計算引擎，它與存儲器緊密耦合，從而為人工智能和機器學(xué)習應用提供了性能/功耗比最高和成本最低的解決方案。

　　Steve Mensor表示，與以前的Achronix FPGA產(chǎn)品相比，新的Achronix機器學(xué)習處理器利用了人工智能/機器學(xué)習處理的特定屬性，并將這些應用的性能提高了300%。這是通過(guò)多種架構性創(chuàng )新來(lái)實(shí)現的，這些創(chuàng )新可以同時(shí)提高每個(gè)時(shí)鐘周期的性能和操作次數。他提到，Achronix推出的用于人工智能、機器學(xué)習和網(wǎng)絡(luò )硬件加速應用的第四代Speedcore eFPGA IP產(chǎn)品，與之前一代的Speedcore eFPGA產(chǎn)品相比，Speedcore Gen4的性能提速60%、功耗降低50%、芯片面積縮小65%;新的機器學(xué)習處理器單元模塊為人工智能/機器學(xué)習應用提供高出300%的性能。這些機器學(xué)習處理器支持各種定點(diǎn)和浮點(diǎn)格式，包括Bfloat16、16位、半精度、24位和單元塊浮點(diǎn)，用戶(hù)可以通過(guò)為其應用選擇最佳精度來(lái)實(shí)現精度和性能的均衡。

　　eFPGA技術(shù)被稱(chēng)為最佳的硬件加速器

　　大數據和網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)巨大的數據處理需求，傳統的多核CPU和SoC需要可編程硬件加速器來(lái)預處理和卸載數據，從而提升其計算性能，對于低至中容量應用，獨立的FPGA芯片是一種方便且實(shí)際的解決方案，對于高容量應用，eFPGA是最佳解決方案。Steve Mensor表示，要將FPGA嵌入到SoC中首先需要解決FPGA芯片的面積問(wèn)題，標準的FPGA內核與可編程IO、控制器等面積比接近1：1，Achronix的Speedcoree FPGA直接連接至SoC，不僅能夠將FPGA芯片面積減少一半，使FPGA能夠嵌入到SoC中，還能夠減小CB的尺寸、減少PCB的層數以及提高信號完整性。

　　Achronix市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁Steve Mensor

　　Steve Mensor繼續說(shuō)道，Speedcore以?xún)炔窟B線(xiàn)方式直接連接至SoC，省去了在外置獨立FPGA中可見(jiàn)的大型可編程輸入輸出緩沖，能耗得到了降低。Speedcore省去了對獨立FPGA周邊所有支持性元器件的需求，這些元器件包括電源調節器、時(shí)鐘發(fā)生器、電平位移器、無(wú)源元件和FPGA冷卻器件，成本也就相應的降低。

　　對于FPGA開(kāi)發(fā)者而言，軟件工具的重要性不言而喻，Achronix為客戶(hù)提供ACE設計工具。Steve Mensor表示，Achronix的研究類(lèi)eFPGA Accelerator應用加速項目和測試芯片類(lèi)eFPGA Accelerator應用加速項目，將支持研究機構和測試芯片開(kāi)發(fā)人員輕松地獲得Achronix的Speedcore eFPGA技術(shù)的許可授權，該項許可包括對接預先配置的、經(jīng)過(guò)流片驗證的Speedcore eFPGA IP以及該公司業(yè)內一流的ACE設計工具。

　　最后，Steve Mensor提到，Achronix已經(jīng)可以提供基于臺積電(TSMC)的16納米FinFETPlus(16FF)工藝的SpeedcoreIP產(chǎn)品，并且正在開(kāi)發(fā)基于臺積電的7納米工藝的IP。

　　總結：

　　隨著(zhù)機器學(xué)習和人工智能的發(fā)展，市場(chǎng)對芯片算力的要求與日俱增，廠(chǎng)商在架構和工藝上提升性能的瓶頸逐漸出現，新的FPGA技術(shù)可以幫助它們解決這些難題，Achronix的eFPGA技術(shù)在性能和功耗上找到了一個(gè)平衡點(diǎn)，解決了企業(yè)的難題。高性能計算將成為主流的應用，未來(lái)eFPGA技術(shù)定會(huì )在市場(chǎng)上大放異彩，市場(chǎng)份額逐漸增加。