人工智能促进FPGA与云端融合,开创新型FPGA在数据中心的新局面

　　目前FPGA市场高度集中化，FPGA市场两大主导者会是Xilinx和Intel（Altera）公司，中国很能难找到一个新的FPGA公司出现，后来者的发展道路也会非常的受限。并且国产厂商要想走入云端，还必须突破在FPGA高端技术人才、先进工艺制程等方面瓶颈。

　　多方资料显示，FPGA将在云端数据中心业务发挥突出的作用。据某数据调研报告预计，未来云端芯片的空间2020年有望达105亿美元，其中FPGA将贡献20亿美元。

　　上海安路信息科技有限公司（以下简称“安路科技”）市场与应用部副总经理陈利光告诉记者：“FPGA已经在大型数据中心得到大规模应用，全球七大超级云计算数据中心包括亚马逊AWS、微软Azure、阿里云、腾讯云、百度云、IBM、Facebook都采用了FPGA加速服务器。人工智能的广泛应用场景的架构多样性，可以充分发挥FPGA的优势和特点，开创新型FPGA在数据中心的新局面。”

　　陈利光强调，云端数据中心处理业务具有复杂、多样、灵活的特点。FPGA的硬件现场可编程性和灵活性使得FPGA非常适合处理云端数据中心业务。他表示，AI包括两个重要步骤，训练（train）和推论（inference）。GPU目前主要运用在train阶段，处理大量的数据样本和参数，但是推断市场对AI芯片的需求远远大于训练，在需要推断的实时使用深度学习的神经网络算法实现平台里，FPGA扮演的角色将越来越重要。

　　云端数据中心必须用非常先进的工艺如20纳米或16纳米去做。紫光同创市场营销中心总经理包朝伟介绍道：“目前中国最高端的FPGA产品就是PGT180H，这是紫光同创Titan系列高性能FPGA产品，采用40nm工艺制造、拥有近2500万门规模、带有6.25Gbps高速通信串行接口Serdes和1066Mbps速率高速存储接口DDR3的高性能FPGA器件，也是国内唯一一款中大规模的FPGA器件。而Xilinx等国外FPGA巨头的产品比我们中国高出了2代，它们的最新产品才能达到数据中心应用需求，目前国产FPGA性能指标还是达不到，不过中大规模国产FPGA在某些AI终端应用场合，例如汽车人工智能ADAS、智能安防监控等方面，是基本够用的，且性价比高，有一定优势，但小规模国产FPGA仍然也达不到AI终端应用需求。所以，国产FPGA在云端和终端的市场之路，还比较漫长、艰难、需要继续努力。”

　　FPGA在云端数据中心爆发点在哪里？包朝伟表示，目前Xilinx和Altera已经在数据中心加速卡实现了第一步。他更看好Xilinx在这个领域的布局，认为Xilinx也正在做更高工艺的产品（16nm），预计量产时间在2018年年底以后，籍此以实现在数据中心更多的应用。

　　而国内FPGA在数据中心的进度要看紫光同创、安路和高云等的进度。包朝伟说：“数据中心事关国家安全，且也有贸易禁运的隐忧，中兴禁运事件就是一个鲜活的案例。只要国产厂家做出来，性能质量满足要求，估计是有很大市场机会的。我相信包括紫光同创在内的所有国产FPGA厂商都特别期待能够与中国知名系统设备厂商联合起来，形成良好的供需商务合作关系，实现共赢。”

　　从AI芯片发展路线和规律上来看，未来AI芯片要解决几个问题，最关键的是灵活度，要能实现并行的高速运算，二是要容易开发;三是能耗比要好。这三点一定是未来AI芯片的发展方向，也是FPGA厂商都需努力突破的要点。

　　从市场竞争格局来看，目前FPGA市场高度集中化，Xilinx和Altera两家几乎囊括了近90%的市场份额，合计专利达到6000多项，剩余份额被Lattice和Microsemi占据，共计超过3000项专利，技术专利和开发难度使得FPGA行业形成了较高的壁垒，这对后进者造成非常大的压力。

　　广东高云半导体科技股份有限公司工程副总裁王添平坦言，在FPGA的传统市场，一直被经营了30多年的FPGA的美国四大家垄断着，国产FPGA厂商虽然举步维艰但近几年在产品布局、发展策略方面发力已经初见成效。

　　“高云2014年1月成立至今，通过差异化设计，在市场上已经推出了2个家族4个系共11款芯片，有50多个封装形式，与国际厂商直接争夺市场，是国产FPGA厂商中可售产品种类最多、产品布局最全面的。特别是片上嵌入Flash的低密度GW1N家族2个系列8款芯片，目前市场上只有Lattice和Altera有类似产品，深受客户宠爱。而我们的AI产品已经在客户手中批量出货了。同样随着高云低、中、高密度FPGA产品布局的不断完善，我们智能识别、智能制造等方面的产品将很快从研发进入量产阶段。”王添平说。

　　陈利光同样表示，FPGA市场格局仍然将高度集中化，未来一段时间，FPGA市场将继续由Xilinx和Intel（Altera）公司主导。在中国，很难再有新的FPGA公司出现，如果有新的初创公司，也将很难发展，这是由FPGA的高技术门槛和人才卡位决定的。

　　“在中国国内，安路科技具有人才、技术、资金和市场的大幅度领先优势。安路科技拥有国内FPGA行业最强的技术、市场和管理团队，自主开发的软件、硬件和测试技术。公司产品和技术方面都已经获得市场认可，同时在资本方面，安路也得到了众多国内领先的基金和企业的鼎力支持。安路科技目前正在研发面向数据中心、智能终端等广泛应用领域的高端FPGA产品系列，力争成为全球领先的FPGA公司。”陈利光强调说。

　　综上所述，人工智能应用需求的出现给FPGA带来了历史性的发展机遇，FPGA强大的并行计算能力、高能耗比、灵活的编程等优势，决定其将在人工智能应用中发挥重要作用，从市场竞争格局来看，Xilinx和Intel（Altera）将在高端云服务器占据长时间的主导地位，而国内厂商的主导市场仍在应用终端（汽车ADAS、工业、通信、医疗、AR/VR）以及中低端的后台服务器市场，而国产厂商要想走入云端，还必须突破在FPGA高端技术人才、先进工艺制程等方面瓶颈，并联合国内（BAT）高端云服务器设备厂商共同努力，建立起自己的生态。长远来看，走向自主定制是必然趋势，但“革命尚未成功，同志仍需努力”，期待国产FPGA厂商在未来的发展有更出色表现。