Stratix 10 DX FPGA 即将正式量产

FPGA, 现场可编程逻辑门阵列, 它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的, 与传统模式的芯片设计进行对比，FPGA 芯片针对较多领域产品都能借助特定芯片模型予以优化设计。从芯片器件的角度讲，FPGA 本身构成 了半定制电路中的典型集成电路，其中含有数字管理模块、内嵌式单元、输出单元以及输入单元等。在此基础上，关于FPGA芯片有必要全面着眼于综合性的芯片优化设计，通过改进当前的芯片设计来增设全新的芯片功能，据此实现了芯片整体构造的简化与性能提升。

自转向以数据为中心的全方位创新战略以来，英特尔正加速航行。作为重要棋子的FPGA，英特尔也加快了出新步伐。近日，英特尔宣布出货全新Stratix 10 DX FPGA，而基于10nm工艺的Agilex系列已向参与早期使用计划的客户出货，明年将正式量产。“众所周知，数据已呈指数级增长，客户所寻求的是将这些数据货币化，希望可通过全新应用以及对现有应用提速来实现货币化的目的，而充分利用这些海量数据就需要异构方案。”英特尔公司网络和自定义逻辑事业部副总裁兼FPGA和电源产品营销总经理Patrick Dorsey指出异构计算在数据时代的优势所在，“这种异构架构包含了CPU、GPU、AI芯片以及FPGA，只有综合性、针对性地解决具体问题，才能打造一个完整的解决方案。”

异构方案解决加速挑战

而在异构平台中，FPGA绝对“不可或缺”。随着摩尔定律的放缓以及大数据、AI、5G、自动驾驶等的发展，对计算能力和带宽提出了前所未有的要求，同时新的算法新的框架层出不穷，要应对这一变化就需要灵活应变的FPGA。据预计到2022年，FPGA市场将达到75亿美元的规模，年复合成长率为9%。

而数据中心的两大指标需要“和衷共济”：即网络吞吐量必须提高，而时延必须降低。Patrick Dorsey表示，随着服务器需要更高效的计算以处理AI等相关负载，包括FPGA、GPU等在内的硬件加速器被广泛使用，但其有效性能在很大程度上取决于CPU、可用系统内存和加速器之间的通信带宽和延迟。

于是乎，在4年前英特尔将Altera纳入囊中之后，可打造“全能异构平台”的英特尔继宣布在中国重庆成立全球最大的FPGA中国创新中心以来，又重磅宣布FPGA组合家族当中的一个全新产品Stratix 10 DX，借力至强处理器Xeon+Stratix 10 DX的“组合拳”应对加速挑战。

Xeon+FPGA组合带来高内存扩展能力

对于这一全新组合，Patrick Dorsey分析其最大优势在于低时延、高带宽以及内存扩展能力。Stratix 10 DX不仅是英特尔首个支持PCIe Gen4的FPGA，同时通过与至强处理器采取超路径互连UPI，从而带来了关键价值即可快速扩展内存，如可支持8个独立的傲腾DC持久内存控制器，总容量可到4TB。

Patrick Dorsey解释说，内存无论是DDR还是傲腾，通过在至强处理器与FPGA之间共享存储，在共享过程中就不用进行数据迁移或拷贝，因数据迁移和拷贝会带来高成本，同时也会降低系统的性能。从新的内存金字塔层级来看，不同类型的内存包括存储、持久性内存以及标准化内存，Stratix 10 DX则可提高塔尖高层级内存性能，如傲腾和DRAM。

针对不同应用性能的优化，Patrick Dorsey列出了具体数字：在边缘计算应用中，Stratix 10 DX在拥有UPI之后，比仅使用PCIe的响应速度快37%。而在网络应用中，因支持PCIe Gen4，带宽比前一代PCIe Gen3扩大了两倍，使得数据处理更为快速，同时也拥有以太网功能。而在数据中心方面，通过英特尔的异构即Xeon+FPGA计算，加之PCIe Gen4与UPI的互联，总带宽可提升2.6倍。

虽然英特尔已宣布退出5G基带业务，但仍专注于基础设施。对于正式商用的5G，Stratix 10 DX也大有可为。Patrick Dorsey介绍：“Stratix 10 DX可应用于5G基站，其好处体现在低时延，尤其是当5G走向数据中心、在vRAN方面应用时配合至强处理器，可进行诸多网络功能的加速。”

目前新款FPGA与至强处理器通过UPI互连，Patrick Dorsey在谈及未来封装一体化问题提及，多样化的FPGA可使得客户进行灵活的配置和优化，集成封装还非必须。

下一代Agilex实现诸多创新

而祭出的Stratix 10 DX FPGA还只是一个发韧，对于FPGA英特尔的完整路线图已然浮出水面， Agilex FPGA系列也已出货，明年量产。

据悉，英特尔Agilex FPGA系列几乎集成了英特尔现阶段所有的技术和创新优势，包括架构、封装、工艺、开发工具以及通过eASIC技术实现降低功耗的快速方式。

Patrick Dorsey着重说，Agilex采用英特尔的10nm工艺，可对标业界的7nm水平。并且，Agilex将支持下一代UPI，即基于CXL的开放标准接口，同时还将支持第五代PCIe，其他创新还包括第二代HyperFlex架构、DSP创新等。他还强调，目前UPI只可搭配至强处理器使用，未来CXL将是公开的，可适配任何处理器。而从UPI过渡到CXL，只需对硬件接口和一些软件进行更新。最重要的是开发者已可使用UPI进行应用开发，客户也可向CLX进行无缝转移以及迭代。

放眼FPGA领域的两大巨头，在数字时代做出了殊途同归的选择， 这为我们国内的FPGA相关技术的发展指明了发展方向，对我国科技水平的全面提高具有重要的作用。