進(jìn)軍數據中心，FPGA需要做這些轉變

　　這兩年，賽靈思提出了“數據中心優(yōu)先”戰略，推出了加速卡，ACAP（自適應計算加速平臺）及Vitis軟件平臺，成立了數據中心事業(yè)部。這家傳統的FPGA、SoC芯片廠(chǎng)商，如何看待數據中心的機會(huì )？面對的挑戰是什么？為此，電子產(chǎn)品世界等媒體采訪(fǎng)了賽靈思執行副總裁兼數據中心事業(yè)部總經(jīng)理Salil Raje。

賽靈思 執行副總裁兼數據中心事業(yè)部總經(jīng)理 Salil Raje

1 數據中心的三大機會(huì )

賽靈思“數據中心優(yōu)先”戰略包括3個(gè)細分層面：計算，網(wǎng)絡(luò )，存儲。其中最大的市場(chǎng)規模是計算，2025年預計會(huì )達到70~80億美元的總體規模；另外2個(gè)領(lǐng)域，即網(wǎng)絡(luò )和存儲的增速非?？?。從賽靈思的收入角度來(lái)看，未來(lái)幾年在這3個(gè)層面會(huì )平均分配。

在計算層面，現在大型的云服務(wù)廠(chǎng)商推出自己的AI芯片和加速卡，像亞馬遜、百度、阿里等，但不會(huì )為賽靈思的業(yè)務(wù)帶來(lái)很大的影響，因為所有超大規模的云服務(wù)提供商還是需要足夠的算力，賽靈思的加速器可以解決一部分的算力。例如谷歌有自己的TPU，但是同時(shí)用了很多賽靈思的加速器。

中國的數據中心市場(chǎng)的特點(diǎn)是創(chuàng )新速度非?？?，包括在社交媒體、智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)等。從技術(shù)層面來(lái)看，中國的網(wǎng)絡(luò )設計和北美超大規模的數據中心相比，沒(méi)有絕對的差別；而且中國的產(chǎn)品也需要很強的自適應能力。在此，賽靈思的產(chǎn)品非常契合，因為賽靈思的解決方案并不是固定不變的，而是可以很容易適配和調整的；可以說(shuō)，任何在北美超大規模數據中心使用的方案，來(lái)到中國也可以很好地適配。

2 相比友商的優(yōu)勢  

賽靈思對于數據中心市場(chǎng)很有信心，主要有3個(gè)原因。

1）賽靈思的產(chǎn)品有強大的自適應能力。賽靈思的產(chǎn)品是硬件可編程的，應用就像用軟件編程的器件，可以針對應用進(jìn)行定制，針對數據流，包括內存以及精度都可以定制化，而且是針對不同的工作負載來(lái)進(jìn)行定制化的。

2）賽靈思FPGA有很強的帶寬處理能力。隨著(zhù)一些數據流進(jìn)來(lái)的時(shí)候，賽靈思FPGA可以同時(shí)進(jìn)行數據的處理，不用等到數據轉移到SSD或其它的一些存儲器件上。所以賽靈思的FPGA方案完全可以做到實(shí)時(shí)或同時(shí)處理。

3）小巧。Alevo加速卡有可小可中可大的外形，而且這些數據可以存儲在任何一個(gè)位置，即卸載到計算或者網(wǎng)絡(luò )，或者SSD的任何一個(gè)位置。例如2018年三星推出智能SSD，賽靈思有一個(gè)很小的芯片在其SSD里。

那么，賽靈思宣布了Vitis軟件方案，與此同時(shí)，英特爾也宣布了oneAPI軟件策略。未來(lái)FPGA競爭的焦點(diǎn)將會(huì )從單純的產(chǎn)品轉到面向應用的平臺化上？

Salil Raje稱(chēng)，英特爾的oneAPI是最新出來(lái)的，而且目前是Beta版本，主要針對英特爾自己的器件，包括CPU、GPU以及未來(lái)有FPGA的。實(shí)際上，成功的關(guān)鍵不僅在于有一個(gè)統一的API，更在于有強大的編譯功能，而且要針對不同器件來(lái)設定目標。賽靈思的HLS（高層次綜合軟件）研發(fā)10年后推出來(lái)的，而且賽靈思的API是開(kāi)源的、自適配的、靈活的。

值得強調的是，賽靈思的Vitis可以跨界，包括云端和邊緣。賽靈思鼓勵所有板卡的開(kāi)發(fā)人員和供應商創(chuàng )建自己的板卡和平臺，只要和Vitis兼容，開(kāi)發(fā)人員可以使用Vitis相應的軟件。賽靈思建議是一種開(kāi)源的統一編寫(xiě)的方法論。

3 Vitis軟件和硬件的關(guān)系

有了Vitis，是否以后開(kāi)發(fā)不需要硬件開(kāi)發(fā)者了？

確實(shí)，在美國有一個(gè)趨勢，硬件工程人數越來(lái)越少，但是賽靈思的側重點(diǎn)是既針對硬件，也針對軟件的開(kāi)發(fā)人員。

因此，還是要對硬件有一定的支持。這就像只在X86基礎上編寫(xiě)的程序，不可能直接移到GPU上一樣；反過(guò)來(lái)也如此，用C++編寫(xiě)了以后，不可能在X86和GPU自由地遷移。

在Vitis平臺之前，賽靈思已有針對硬件開(kāi)發(fā)人員的Vivado，是2012年推出的，在此基礎上，2018年賽靈思推出了SDAccel、SDSoC等產(chǎn)品（如下圖）。而2019年推出的Vitis主要針對軟件，把云、邊緣、端點(diǎn)全部集合在一起。

關(guān)于加速器Alveo，目前有4種型號，增速最快的是單槽半高的，即U50（如下圖）。此外，賽靈思還有大的U280，是針對HMB2(Host Memory Buffer，主機內存緩沖技術(shù))的。

4 向平臺過(guò)渡的挑戰

從傳統的半導體公司轉成平臺化公司，最大的挑戰不是來(lái)自于技術(shù)層面——實(shí)際上技術(shù)已非常成熟?，F在，賽靈思希望能夠打開(kāi)知名度，讓更多來(lái)自軟件開(kāi)發(fā)人員社區的朋友們更了解賽靈思，了解賽靈思在計算領(lǐng)域的超強算力，也了解賽靈思加速的不只是計算，而是整體加速，也加速存儲，也有智能網(wǎng)卡可以加速網(wǎng)絡(luò )。

那么，賽靈思在FPGA產(chǎn)品形態(tài)上一直在演進(jìn)，從原來(lái)單純FPGA，到后面的結合arm CPU融合的SoC形態(tài)，再到ACAP，傳統的FPGA形態(tài)是否會(huì )被新的形態(tài)完全取代？

Salil Raje稱(chēng)絕對不會(huì )，因為賽靈思的核心價(jià)值主張就是FPGA，它是自適應的架構，人們可以加一些額外的元素，例如AI引擎，這也是自適應的。今后會(huì )有越來(lái)越多的硬化的元素，所有的這些都是自適應的。

傳統的FPGA架構是現在的ACAP器件中的一部分。ACAP是專(zhuān)門(mén)針對軟件開(kāi)發(fā)人員的架構的，當然它有很多硬件的元素，可以接入到CPU的服務(wù)器上來(lái)，可以編程，所以很像CPU或GPU，它還有調試等功能。

具體地，FPGA在計算方面的應用，是可以直接把計算卸載到板卡上，然后板卡連接到CPU/服務(wù)器CPU上。網(wǎng)絡(luò )方面，賽靈思也有智能網(wǎng)卡——SmartNIC，可在網(wǎng)絡(luò )直接數據流入過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行處理。存儲方面，實(shí)際上很多客戶(hù)不想在SSD和CPU之間來(lái)回轉移數據，即從SSD移到CPU，再從CPU轉到SSD，用賽靈思的解決方案可以進(jìn)行很好的計算存儲能力的聚集，不用在SSD和CPU之間來(lái)回轉移。