转载文章:英特尔晒出FPGA全家桶:高端已大量出货,中端Q4提供样品,低功耗系列即将推出

知IN 2023-11-22 17:52

本文转载自芯东西


芯东西11月15日报道,在周二举办的2023英特尔FPGA中国技术日上,英特尔披露了Agilex 3系列、Agilex 5系列等多款FPGA产品细节及其早期验证计划,其最新FPGA产品路线图如下:


● 英特尔Agilex 3 FPGA系列:外形小巧,在功耗和成本上进行了大幅优化,且拥有广泛的I/O支持。即将推出的Agilex 3 B系列FPGA面向电路板和系统管理,包括服务器平台管理(PFM)应用;C系列FPGA针对一系列复杂可编程逻辑设备(CPLD)和FPGA应用提供更多功能以用于垂直市场领域。


● 英特尔Agilex 5 FPGA系列:采用第二代英特尔Hyperflex FPGA架构和Intel 7制程工艺,对晶体管的每瓦性能进行了优化,能耗出色;采用英特尔上一代高端产品中嵌入的业界首个针对AI优化的模块,并将其扩展至Agilex 5 FPGA的中端产品中。Agilex 5 E系列FPGA在功耗和尺寸上进行了优化,将于第四季度起逐步向早期体验客户提供样品,并将推出优化的FPGA AI套件软件支持,明年第一季度将开始大批量交付工程样品与提供相关设计软件。


● 英特尔Agilex 7 FPGA系列:采用CXL提高带宽和连接性能,并借助HBM加快内存访问速度,具有性能功耗比优势的Agilex 7 M、F和I系列FPGA现已上市。Agilex 7 FPGA R-Tile相较于其他同类FPGA产品,其每个端口的PCIe 5.0带宽速度提高了2倍,CXL带宽提高了4倍,现已大量出货。


英特尔今年计划推出15款FPGA产品,现在已经达到11款。



此前英特尔宣布其可编程解决方案事业部(PSG)预计将于2024年1月1日开始独立运营,英特尔预计将在2024年第一季度财报中,将PSG作为一个独立的业务部门进行报告。对此,在接受媒体采访时,英特尔可编程方案事业部副总裁兼网络业务部总经理Mike Fitton博士作了补充说明,PSG的拆分独立不会是一件“赶时间”的事情,不是说到明年上半年突然就变成一家独立公司,而是会在未来两三年间逐步完成。


大会期间,英特尔还全面分享了其最新FPGA、结构化ASIC产品及解决方案如何应对人工智能(AI)等行业挑战,并解析英特尔如何推动FPGA产品和技术创新。



在新场景、新应用海量增长的驱动下,中国本地市场对于FPGA产品的需求也在日益多元化和快速扩展。我们始终致力于以中国客户的实际需求为导向,基于领先的FPGA产品和软件为各行业提供全场景的解决方案。


——叶唯琛

英特尔PSG中国区总经理




   一、主攻三大关键市场,

  FPGA更易于开发定制AI解决方案  


英特尔可编程方案事业部副总裁兼网络业务部总经理Mike Fitton博士谈及PSG拆分上市的情况,称PSG将在未来两三年逐步成为一家由英特尔控股的独立公司,并在未来几年走向IPO。


这将使得PSG能够专注于新的创造,也可以拥有更加具有弹性的供应链,同时能获得来自英特尔的协同效应,变得更加灵敏、更好支持客户需求。另外,英特尔希望通过这样的拆分,可以使英特尔股东价值得到最大化的回报。



虽然我们之前说过它未来会被拆分,但我们还是会和CXL、接口、至强之间有很强的连接性,受到英特尔生态网络的支持。


——Mike Fitton

英特尔可编程方案事业部副总裁

兼网络业务部总经理



除了芯片创新外,英特尔FPGA的创新还涉及支持的IP、软件和整个系统。


Mike Fitton特别提到FPGA对于AI解决方案的价值,由于FPGA的I/O可配置性非常高,有助于边缘应用灵活互连,从数据预处理到后处理,都可以针对AI进行预先部署,尤其适用于支持小批量的实时AI。英特尔FPGA的优势是具有很强的灵活性、精准度更高、可扩展性更高,能够降低功耗和总拥有成本,加快FPGA上市速度。



未来AI将更多从云向边缘迁移,而FPGA产品可以扮演一个非常重要的角色,因为它本身就已经在边缘端,可以更加实时去处理更小批量的量级,而且具有低延迟的特点,可以在边缘端直接收集到数据再进行AI训练、AI推理,能够支持任何新型神经网络快速部署。


从软件的角度,英特尔希望实现更快的模拟和编译速度,同时还需以IP为中心的流程,将AI、C++转换为RTL、RISC-V和Arm工具套件,就像添加IP一样简单,这些都能与英特尔至强CPU实现全栈连接。据Mike Fitton分享,相比市场上其他可行的FPGA,英特尔FPGA的速度要快一个量级,有助于降本增效。


数据中心、网络、嵌入式是FPGA的三大关键市场领域。下图是英特尔FPGA在数据中心中的应用,IPU是FPGA基础设施处理单元,就像“服务器中的服务器”,与至强搭配使用,能够提供更多的功能和性能。



最后,Mike Fitton谈道,英特尔FPGA的供应链加速周期是可预测的,所有相应设备到今年第四季度可以达到16周或更短的时间;原型设计也更加敏捷,几周内将有超过80个器件出货;预计将产品的供应生命周期延长至2035年。


  二、详解高、中、低端产品组合分工,

用芯粒架构满足高性能需求


英特尔可编程方案事业部FPGA芯片产品营销高级总监Lux Joshi分享了英特尔的一些方法如何满足当前的行业趋势和所需功能。


首先是基于芯粒的异构集成,能够快速集成新功能,并能支持任何制程节点、代工服务或IP,以适应不断变化的标准、层出不穷的工作负载、对更高性能和更高功效的旺盛需求。


其次是DDR,拥有更高的内存带宽和集成内存的新选项,并支持全新的内存接口,以跟上数据激增、每一级拥有更多存储方案和带宽趋势的步伐。


第三是大幅提升FPGA易用性,面对日益复杂的FPGA设计和工作负载加速,提供更简便的FPGA开发、AI和工作负载加速工作流、开放式加速生态系统。


Lux Joshi总结了英特尔Agilex系列FPGA产品组合的3个主要特点:全面、优化、统一。更加灵活、便捷以及非常优秀的每瓦性能,还有更低的TCO,这些都是FPGA与生俱来的优势。



其中,高端产品英特尔Agilex 7基于芯粒架构,采用英特尔10nm SuperFin制程;中端产品英特尔Agilex 5是单体式FPGA芯片,采用Intel 7制程。Agilex 7和9已经开始出货。



英特尔Agilex 7的逻辑结构性能功耗比,对比竞争性7nm节点FPGA,提升约2倍。


Agilex 7有多个系列:F系列进行了灵活性优化,DSP支持FP16、BFLOAT16、整数模式;I系列进行了互连带宽优化,拥有更高的I/O和处理器I/F带宽;M系列性能更高,实现了最高内存带宽,超过1Tbps,在支持HBM的FPGA中DSP计算密度行业领先。所有Agilex 7产品会在今年年底完成所有密度规格的出货。




AI应用的客户需要高带宽互连,希望有更加优化的互连解决方案。而基于Agilex 7的IPU,可以加快数据流以及对这些数据进行预处理,使得后端更有效加速AI工作负载。


英特尔Agilex 5是首批支持LPDDR4、LPDDR5(+DDR4、DDR5)的FPGA、首批配备AI张量块的中端FPGA,拥有首个非对称多核应用处理器系统(2x Arm A76、2x  Arm A55),可提升在边缘端AI推理能力。其E系列进行了功耗和尺寸优化,对比16nm竞品,性能功耗比提升1.6倍;D系列进行了性能优化,对比7nm竞品,性能功耗比提升2倍。



即将推出的英特尔Agilex 3已经进行客户前期测试,注重低功耗、成本优化,其B适用于平台、板卡、系统管理等;C系列拥有广泛的功能集,能够适应各种低功耗、成本优化的CPLD和FPGA应用的需求。



英特尔提供自定义逻辑组合,包括FPGA、结构化ASIC和ASIC。其中FPGA上市速度最快、灵活度最高,ASIC能实现更低功耗、更低单位成本和更高性能,结构化ASIC介乎于两者之间。



在软件开发框架上,英特尔能提供开发者所需要的大部分内容,帮开发者节省时间,软件开发者不需要重新设计驱动,硬件开发者可以更快速进行自己的系统设计。



    三、提出五个方面指标,

  测量FPGA有多简单易用  


英特尔可编程方案事业部副总裁兼软件工程总经理薛华博士重点分享了英特尔Quartus设计软件的愿景、演进与特点。


英特尔Quartus的愿景是针对HML全系列FPGA优化的PSG FPGA软件设计,打造卓越的FPGA设计工具,实现领先的高端产品、不断突破易用性极限,希望能够提供更多一键式的使用模型,支持客户获得更加简单的应用,以更小的投入来获得最大的体验优化,最终实现零支持、无缝安装和许可,以及社区支持模式。


从设计角度来讲,英特尔认为,所有的元件、组件都是IP的一部分,不管是从传统的RTL还是Nios V处理器、DSP Builder和HLS Compiler,都能以一种逻辑一致的方式来处理。因此以IP为中心的Quartus工具编译速度更快,可进一步推动简单易用,适应多样化需求。


薛华认为易用性有3个关键点


● 确保软件工具是在芯片完成前就及早备好,支持客户在芯片诞生前至少12个月开始设计,以此来提高生产力;


● 提供客户开始设计所需的所有组件,帮助大家减少迭代,进一步提高生产效率;


● 不断缩短编译时间及周期,设计周期平均缩短至少30%,降低客户的开发成本。


英特尔希望能够创造一个平台,去测量“简单易用”这样一个主观界定指标。


如果工程师开发时界定了5个不同的方面去衡量“简单易用”,涉及到端到端的设计流,从开始阶段,到设计输入阶段,然后是迁移,之后还会进行模拟,以及编译和时序收敛。



这五方面都分别会有5~10个KPI,比如一开始会进行一个许可、下载、安装的体验,还有一些参考的设计,以及中间如何去解决障碍或问题。同时,在工具之中去跑这个设计的时候,它的速度和顺畅性怎么样,都是要去权衡的部分。


英特尔的目标是在每个部分都能够提供更好的体验,希望得到反馈,并以此更好地衡量其对未来推出的新版本的影响。


  结语:垂直市场需求多元化,

单一方案无法决胜未来


作为FPGA头部玩家之一,英特尔正通过产品矩阵有序扩张,实现面向三大应用领域覆盖高、中、低端市场的全面FPGA系列产品布局,并通过提供全栈式软件工具和全生命周期的产品服务,来不断降低开发者的使用门槛,以更广泛地发挥FPGA在灵活性方面的价值,缩短上市时间。


据Mike Fitton分享,英特尔认为回应垂直市场不断增加的多元化需求,需要提供非常广泛多样的解决方案,单一方案不是未来的决胜之道。Lux Joshi相信FPGA充分适应了未来硬件加速的需求,并承诺英特尔未来会不遗余力地发展在数据中心、通讯汽车、网络、嵌入式等领域的Agilex广泛应用,推动硬件加速。



2024年同样将是非常激动人心的时刻,因为我们会不断深耕现在已有的4个产品线,包括在今年年底,Agilex 7的F系列和I系列将完成,明年我们会继续完成M系列。对于Agilex 5,我们今年年底会给到早期使用用户相应的样品,2024年会持续提升Agilex 5产量。Agilex 3的B系列会在2024年推出。


——Lux Joshi

英特尔可编程方案事业部

FPGA芯片产品营销高级总监



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