英特尔^® FPGA 加速实现智能互联世界

2017年9月19日，一年一度的英特尔FPGA技术大会（IFTD）在京举办，今年的IFTD以“如何加快智能互联世界建设”为主题，在为期一天的大会上，来自英特尔可编程解决方案事业部的专家介绍技术领先的FPGA、工具和IP，并展示和分享在人工智能、智慧城市、工业物联网、太阳能、自动驾驶汽车、通信、无人机、数据中心等领域中的最新应用和进展。

六大市场迫切需要FPGA来解决瓶颈和热点问题

英特尔可编程解决方案事业部副总裁兼客户体验事业部总经理Rina Raman女士向媒体介绍了如何通过 FPGA 提升可编程性、安全性以实现高性能，促进实现智能互联世界。

Rina Raman说：在互联的世界，数据的需求呈现出一个指数型的增长，预测估计在2020年,平均一个互联网用户每天会产生1.5GB数据量，无人驾驶车辆每天会产生4TB数据量，联网的飞机每天会产生5TB的数据量，智慧工厂每天是1PB的数据量，云视频提供商每天会产生750PB的数据量。可以看到在一个联网的世界，我们数据量的需求会急剧增长。

根据预测，到2020年，将会有500亿个终端联网，现在我们联网的终端数量是80亿个。未来联网的这些终端比现在的每一个终端所需要的带宽都要高。思科预测到2020年IP的流量会达到2300EB量级每年，数据中心会和这些终端连接起来，这些终端又会和数据中心实现连接，这样成为一个良性的循环，这个循环随着物联网的发展会加速，意味着网络就必须要在更高的速度上处理更多的数据，数据中心也必须要做更复杂的计算，处理更大的数据集，即使嵌入式的终端和设备也要做很多本地的计算。

除此之外，数据中心还会应对一些更加具有挑战性的工作负载。比如说要进行大数据的分析，还有机器学习，在整个循环当中，会出现一些瓶颈和计算热点，这是CPU单独无法应对的，这个时候就需要FPGA。

Rina Raman表示：从各种应用来看，目前最早需要应用FPGA且转型最厉害的六个全球市场包括：5G无线通讯、雷达和航天、网络、云计算、智慧城市和无人自动驾驶车辆。无论哪个市场，实际上它们都面临着同样的挑战，就是连接的数量在急剧增长，计算的复杂度也在不断地增长，因此就会带来瓶颈和热点。这个时候，FPGA就可以帮助我们很好地应对这些挑战。利用FPGA，系统的设计不会被锁定，开发时间没有那么长，而且相比专用的硬件来说，它更具有灵活性。

FPGA灵活加速支持未来计算和商业需求

Rina Raman通过数据库加速、基因测序和云存储的三个应用实例来说明，我们面临着三方面的挑战，一个是处理大量数据的增长，另外我们还要应对快速变化的新技术带来的计算环境的变化，另外就是CPU的功耗是非常重要的。她说，仅仅靠计算平台同质的扩展，可能没有办法满足所有这些需求，所以就意味着我们需要异构的计算。

今天我们可以看到硬件平台包括CPU，包括FPGA，还包括专用的加速器，CPU仍然是我们处理能力的一个核心引擎，再加上一些专用的加速器，比如说加上ASSP和ASIC，就可以实施一些专用的功能，实现最好的计算的效率。

现在我们可以看到FPGA也越来越发挥着重要的作用，特别是在需要灵活加速的时候，因为算法也在不断地发展，而且我们所处的环境当中加速的工作负载也在动态地变化，所以FPGA有以下的好处，相当于一个软件定义的硬件，可以满足性能和计算方面的要求。另外，还有一定的灵活性，能够支持未来的计算和商业需求不断地变化。在软件方面，实际上英特尔给我们带来了更好的新的资源，能够让我们的FPGA让更多的软件开发者能获得。包括我们提供的FPGA的加速数据库，针对至强处理器的，另外还可以为人工智能、数据分析数据压缩提供硬件的加速。

FPGA实际上对异构计算或者是异构的架构是至关重要的。如果你们对FPGA不熟悉，大家可以把FPGA想象成一种先进的多功能的加速器，一方面能够带来最大的编程的灵活性，支持高度差异化的产品，你还可以在现场进行重新配置，虚拟加速任何数字的算法。另外，他们也是支持并行运算的，所以，他们特别适合未来计算的世界，更重要的是他们的性能从吞吐量、实施速度和能耗的角度来说，比CPU或者是GPU要优上十倍。另外，FPGA可以以更低的时延处理更大的数据，比传统的在硬件产品上跑的基于软件的产品更快。就是因为FPGA有以上这些好处，FPGA相当于具有硬件的性能，又具有软件的可编程的能力，所以说对异构计算的环境或者是架构来说变得尤为重要。

英特尔先进制程打造下一代FPGA产品

Rina Raman介绍：英特尔提供的一系列的FPGA产品，像Stratix 10最新的产品有样片了。Arria 10的终端系列产品已经在全面生产了，Cyclone 10和Max 10已经大量出货。

我们下一代FPGA产品，英文名字叫做Falcon Mesa，是基于10纳米制程的新产品。它使用了英特尔10纳米的制程技术，基于世界上最先进的一个FinFET技术，这是我们第二代使用HyperFlex架构的产品，也是第二代基于EMIB多管芯技术的异构SiP。EMIB是英特尔一个桥接、连通的技术，过去你可以通过硅通孔和转接板的技术来实现连接，EMIB实际上提供了一个很好的带与带之间和带桥之间的很好的连接，这个相比于过去的技术，给我们提供了一个更好的解决办法。EMIB实际上是英特尔接口的规范。

我们新产品也会支持下一代的HBM，现在Stratix 10也支持HBM，可以看到它的转换速率可以达到112G。另外我们还支持PC/IE兼4×16的支持，就意味着支持的带宽能够达到16TB。

英特尔给我们带来的这些能力包括强大的封装能力，制程的技术和光学方面的技术，包括我们可以获得它开发的工具、处理器和它的合作伙伴的生态系统，可以帮助实现硬件和软件编程的统一。

这实际上是Altera并入英特尔以后开发出来的第一代使用了英特尔10纳米制程技术开发出来的产品，我们希望能够继续推动摩尔定律的实现，希望能够给大家带来业界领先的性能和能效。