隨著人工智能逐步落地，以及邊緣計算的快速發展，FPGA 由于性能比傳統 CPU 快 10-100 倍，在加速市場發揮著越來越大的作用。據 Research and Markets 預測，從 2018 年到 2023 年，FPGA 將是年復合增長率最高的細分市場，數據中心加速器市場預計將從 2018 年的 28.4 億美元增長到 2023 年的 211.9 億美元，年復合增長率達到 49.7%。而這一高速增長的驅動力就來自于計算、網絡、存儲、傳感器處理等企業級工作負載加速應用對 FPGA 的采用。

FPGA 的加速功能最終要靠加速卡完成，隨著新技術沿著“采用曲線”移動，消費使用模式在發生變化，超大規模廠商已經實施了“FPGA 芯片級”設計，大多數二類規模廠商還沒有足夠的規模經濟或者內部資源來支持實施芯片級設計，這些客戶正在尋求現成可用的板級或者系統級解決方案。

左：Achronix 公司市場營銷副總裁 Steve Mensor

右：BittWare 公司副總裁 Sam Bichara

Achronix聯手BittWare打造高速FPGA加速卡

對于 FPGA 加速卡，業內的用戶并不陌生，早在幾年前，賽靈思和英特爾（原來的 Altera）就已經陸續推出了多款 FPGA 加速卡，目的就是為數據中心提速。Achronix 公司作為后起之秀，早期推出了 eFPGA IP，但是限于 IP 產品的變現速度太慢，隨后推出了 FPGA 芯片，今年 5 月發布的新品叫 Speedater7t。Achronix 公司市場營銷副總裁 Steve Mensor 介紹，Speedater7t 的優勢在于重新思考了 FPGA 架構，以平衡片上處理、互聯和外部輸入輸出接口，實現數據密集型應用吞吐量的最大變化，主要應用于基于邊緣和基于服務器的 AI/ML 應用、網絡處理和存儲。

從芯片到應用端還隔著一個方案設計環節，當自身還不夠強大的時候，Achronix 選擇了借力，與 BittWare 一起打造基于 Speedater7t FPGA 的 VectorPath PCIe 加速卡。BittWare 是 Molex 的子公司，在業內有 30 多年 FPGA 加速卡設計經驗，業務遍布全球 40 個國家與地區，生態鏈非常完善。BittWare 總裁 Sam Bichara 向與非網記者介紹，“VectorPath S7t-VG6 加速卡搭載了 Achronix 采用 7nm 工藝打造的 Speedster 7tAC7t1500 獨立 FPGA 芯片，它在同類 PCIe FPGA 加速卡中，提供了目前業界最高性能的接口。這些高性能接口包括 1x400GbE 和 2x100GbE 接口，以及總帶寬為 4Tbps 的 8 組 GDDR6 的板上存儲器，使該加速卡成為高帶寬數據加速應用的理想選擇。”

VectorPath PCIe 加速卡

其實 BittWare 之前已經基于賽靈思和英特爾的產品推出了 FPGA 加速卡，在 Sam Bichara 看來，Speedster7t FPGA 芯片集成了帶寬為 20 Tbps 的二維片上網絡（NoC），使 VectorPath PCIe 加速卡的性能更具有優勢，提供 400GbE QSFP-DD 和 100GbE QSFP56 接口，具有 8 組 GDDR6 存儲器可提供 4 Tbps 的總帶寬，1 組帶有錯誤檢查和糾正（ECC）功能的、運行頻率為 2666MHz 的 DDR4 存儲器，符合 PCIe 的要求并獲得了認證，具有 692K 的 6 輸入查找表（LUT），40K Int8 MAC 提供高于 80 TOps 的算力，OCuLink 可用于連接擴展卡的 4 通道 PCIe Gen 4 連接器。

在應用上，Sam Bichara 表示，在市場上，PCIe 加速卡應用越來越多，在兩三年前一類規模廠商開始將加速卡放到數據中心，他們的工程師資源比較充分，可以把芯片直接做到主板中，而對于小型數據中心，工程師資源匱乏，可以基于 PCIe 加速卡發揮 FPGA 的優勢。與 Achronix 的合作充分利用了 BittWare 和 Achronix 的優勢，客戶將因此獲得巨大的、開箱即用的優勢，并且可以利用 Speedster7t FPGA 芯片的各種先進功能。而且 BittWare 已經開發了多種加速卡，有一套標準的質量控制流程，從前端到后端工廠，包括壓力、溫度、板載測試軟件都是自己測試，因此質量更有保證。

為了實現開箱即用，BittWare 還推出了 TeraBox 服務器平臺，可以更具用戶選擇 BittWare FPGA 加速器的數量進行配置，預裝操作系統喝 FPGA 開發工具，用戶簡單配置即可部署，將從實驗室到市場的轉換成本降至最低。而且對于大批量需求，提供定制服務，優化成本結構。

相對AI專用芯片，FPGA的應用更廣

針對 AI 應用，市面上已經有很多芯片廠商甚至終端產品廠商開始推出 AI 專用芯片，未來 FPGA 芯片會擔任怎樣的市場角色，是否會因此受到沖擊？這也是業界比較關心的問題。Steve Mensor 解釋，第一，針對各種應用需要具有針對性的產品，如果不考慮成本因素，ASIC 一定是最有效的方案，但是當用戶的購買量小時，成本會上升，而 FPGA 的優勢是不只針對某一應用，而是同一款芯片通過可編程適配更多的應用，這恰恰是數據中心所需要的，讓他們可以面向不同的客戶不同的應用；第二，采用 AISC 意味著這一應用的算法不再革新，不再需要編程，但是目前的情況是新技術在一直演進，包括人工智能，CPU 和 GPU 有很多缺點，而 FPGA 可以超過 GPU、ASIC 的應用范圍。

堅持“硬件定義軟件”發展思路

相對整個半導體幾千億美元的市場，FPGA 的市場份額并不大，把持大局的公司只有幾家，有意思的是，關于 FPGA 的發展趨勢，市場上出現了不同的聲音。就在前不久，賽靈思發布了軟件統一平臺 Vitis，主張軟件定義硬件的發展趨勢；而 Achronix 則持有相反的看法。

Steve Mensor 認為，“可以看到，他的系統中不僅有 FPGA，還有處理器、AI 引擎和高速接口，整個系統包含四種不同的底層硬件，這就涉及到各種硬件之間的協調問題。要解決這個問題，從表面看，賽靈思是通過軟件的思維開發，實際上當用戶使用時，需要搞清楚系統的哪些部分由 FPGA 處理，哪部分由 AI 引擎處理，以及它們互相之間的數據如何流動？這不只是簡單的工具問題，而是整體設計的問題，非常具有挑戰性。我們選擇了另外一個獨特的路徑，就是在傳統的 FPGA 上做了優化，通過二維網絡，注意我們不是使用處理器，而是陣列，我們的底層思維還是硬件的思維，也配有開發工具讓工程師可以使用 C、TensorFlow 等語言，但是系統中沒有不同的單元，不會產生協調數據的問題。數據通信問題不是軟件工程師可以想清楚的，原有的工程師可以方便地使用我們的工具，而且我們的產品在性能上有很大的提升，軟件工程也很容易使用。”

可以看出，兩家公司各執一詞，至于哪種趨勢是主流趨勢，筆者認為符合用戶設計需求的方案才能代表主流趨勢，現在還難以下定論。就像 Steve 所說的那樣，我們堅持自己的硬件優化發展思路，誰對誰錯由市場決定。FPGA 市場需要有公司能激起不一樣的浪花。