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| 本文作者： 包永剛 | 2020-03-12 18:36 |
本周三，賽靈思發(fā)布了全球邏輯密度最高的7nm芯片平臺(tái)Versal Premium，這是賽靈思自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)（ACAP）的最新家族成員，也是目前該系列最高端的產(chǎn)品。Versal Premium專為在散熱條件和空間受限的環(huán)境下運(yùn)行最高帶寬網(wǎng)絡(luò)，以及那些需要可擴(kuò)展、靈活應(yīng)變應(yīng)用加速的云提供商而設(shè)計(jì)。
這就意味著，賽靈思想要進(jìn)一步搶奪英偉達(dá)和英特爾的云端芯片市場(chǎng)份額。
最大賣點(diǎn)——自適應(yīng)大帶寬
IDC數(shù)據(jù)顯示，2015年以來(lái)，全球數(shù)據(jù)量每年增長(zhǎng)25%，預(yù)計(jì)到2025年，全球數(shù)據(jù)量將達(dá)到175ZB。伴隨數(shù)據(jù)快速且大量的增長(zhǎng)，即便有邊緣計(jì)算分擔(dān)壓力，核心網(wǎng)仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。根據(jù)Equinix的2019年全球互聯(lián)指數(shù)，核心網(wǎng)帶寬正在以51%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，區(qū)域客流容量將增加100倍，這些增長(zhǎng)主要來(lái)自智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、視頻流和企業(yè)。
這就要求云端芯片不僅需要有較高的處理性能，還需要有更大的帶寬才能滿足需求。因此，Versal Premium的新穎和獨(dú)到之處，也是其最大的賣點(diǎn)就在于，擁有112Gbps PAM4 收發(fā)器、數(shù)百 GbE （千兆位以太網(wǎng)）和 Interlaken 連接、高速加密以及內(nèi)置 DMA、同時(shí)支持CCIX 和 CXL 支持的 PCIe Gen5。
這種獨(dú)到之處讓Versal Premium能夠滿足網(wǎng)絡(luò)流量大幅增長(zhǎng)帶來(lái)的吞吐量與功耗的更高需求。Versal Premium提供最高達(dá) 9Tb/s 的可擴(kuò)展、自適應(yīng)串行帶寬。賽靈思將112G PAM4 收發(fā)器與集成的網(wǎng)絡(luò)功能模塊用于核心網(wǎng)、城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（ DCI ）基礎(chǔ)設(shè)施，將每端口帶寬密度提高兩倍，并降低時(shí)延高達(dá) 50%。
根據(jù)賽靈思的說(shuō)法，這種預(yù)制連接可實(shí)現(xiàn)安全的多太位以太網(wǎng)（ multi-terabit Ethernet ），靈活支持各種數(shù)據(jù)速率與協(xié)議。通道化以太網(wǎng)硬核能夠以最小占板空間提供高達(dá) 5Tb/s 的吞吐量，同時(shí)高速加密引擎可提供高達(dá) 1.6Tb/s 的加密線路速率吞吐量，并支持 AES-GCM-256/128、MACsec 和 IPsec 。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，預(yù)構(gòu)建連接能夠?qū)崿F(xiàn)最快投入市場(chǎng)并提供ASIC級(jí)功耗和性能，同時(shí)滿足較高的安全需求。
另外，賽靈思高端ACAP 與FPGA 高級(jí)產(chǎn)品線經(jīng)理Mike Thompson強(qiáng)調(diào)：“Versal Premium具有片上可編程網(wǎng)絡(luò)，可以在邏輯器件和連接界面之間實(shí)現(xiàn)高速通信而無(wú)需額外的資源。解決了傳統(tǒng)高性能、高帶寬設(shè)計(jì)遇到的瓶頸。”
用具體數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明，Versal Premium的多太比特（Multi-Terabit）吞吐量是賽靈思上一代產(chǎn)品的5倍，和市場(chǎng)上兩款產(chǎn)品對(duì)比也有明顯優(yōu)勢(shì)。
異構(gòu)集成滿足AI云加速需求
既然是ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platformlatform）的家族成員，Versal Premium自然也是整合了標(biāo)量處理引擎、自適應(yīng)硬件引擎和智能以及前沿的存儲(chǔ)器和技術(shù)接口。
稍作補(bǔ)充，ACAP是賽靈思在2018年3月推出的全新類型器件，旨在以靈活化的平臺(tái)幫助開發(fā)者更快推出產(chǎn)品。2018年10月，賽靈思推出了首款A(yù)CAP Versal產(chǎn)品系列，此后又發(fā)布了Versal AI Core系列和Versal Prime基礎(chǔ)系列，Versal Premium是Versal系列的旗艦產(chǎn)品。
既然是旗艦級(jí)產(chǎn)品，除了接口和帶寬的強(qiáng)勁性能，處理性能自然也需要提升。首先，由于Versal Premium集成硬核（以太網(wǎng)、Interlaken 和加密核心的等效邏輯密度）等效22個(gè)FPGA，這就讓集成外殼釋放更多邏輯用于定制，可以降低異構(gòu)集成的總體擁有成本，并且更好地滿足差異化需求。
雷鋒網(wǎng)了解到，Versal Premium系列根據(jù)型號(hào)不同提供不同的IP核以及引擎，其中，標(biāo)量引擎都采用相同的雙核Arm Cortex A72 應(yīng)用處理單元以及雙核Arm Cortex R5F 實(shí)時(shí)處理單元，系統(tǒng)邏輯單元LUT從160萬(wàn)個(gè)到740萬(wàn)個(gè)不等，自適應(yīng)引擎從72萬(wàn)個(gè)到340萬(wàn)，智能引擎DSP也從1900個(gè)到14000個(gè)不等。
需要注意，帶寬存儲(chǔ)性能的提升很難跟上計(jì)算力的快速提升。因此，為了實(shí)現(xiàn)更好的計(jì)算加速，Versal Premium提供1G片上存儲(chǔ)器帶寬，可以和計(jì)算引擎進(jìn)行非常緊密地吻合，提高性能，降低功耗和延遲。另外，還有硬化的內(nèi)存控制器，在DDR4、LPDDR4等外部硬化的存儲(chǔ)支持。
最終，這種異構(gòu)引擎加上存儲(chǔ)器帶寬的解決方案體現(xiàn)出了相比CPU、GPU的性能優(yōu)勢(shì)，在圖像分分類（ResNet50 (224x224)）、對(duì)象檢測(cè)（Yolov2 (608x608)）算法下，相比英偉達(dá)GPU有1.6-7.7倍的性能又是，在異常檢測(cè)（隨機(jī)森林算法）算法下，比英特爾的Intel Xeon處理器有65倍的性能優(yōu)勢(shì)。
另外，Versal Premium還支持以嵌入式方式將預(yù)制連接與硬核集成到現(xiàn)有云基礎(chǔ)設(shè)施中。從基因組學(xué)、數(shù)據(jù)分析和視頻轉(zhuǎn)碼，到針對(duì)語(yǔ)音和圖像識(shí)別的 AI 推斷，提供高度集成的云就緒平臺(tái)，滿足多元化的工作負(fù)載需求。
進(jìn)一步搶奪英偉達(dá)和英特爾云端市場(chǎng)份額
既然是要進(jìn)入云端市場(chǎng)，那么生態(tài)就成為關(guān)鍵，這其中軟件又發(fā)揮著重要的作用。與Versal Premium配合的是Vitis統(tǒng)一軟件平臺(tái)與 Vivado設(shè)計(jì)套件，Vivado面向硬件開發(fā)者，Vitis統(tǒng)一軟件平臺(tái)可以降低軟件開發(fā)者開發(fā)硬件的難度，而數(shù)據(jù)科學(xué)家通過(guò)常用的框架開發(fā)的算法也能部署到Versal Premium。
賽靈思正在努力吸引軟件開發(fā)師、數(shù)據(jù)科學(xué)家和算法開發(fā)人員進(jìn)入到賽靈思的生態(tài)系統(tǒng)。
Mike Thompson接受雷鋒網(wǎng)等媒體采訪時(shí)透露，Versal AI Core和Versal Prime現(xiàn)在已經(jīng)是有幾百家客戶，客戶反饋都非常好。
他還表示：“Versal Premium和ACAP可以支持非常廣泛的數(shù)據(jù)類型和種的算法，能夠非常輕松容易地去做加速。我相信隨著越來(lái)越的客戶認(rèn)識(shí)到ACAP的實(shí)力，我們也會(huì)越來(lái)越多的獲得在這方面客戶的市場(chǎng)份額，尤其是GPU的客戶。
“現(xiàn)在很多客戶對(duì)我們的ACAP了解還不夠深入，尤其是Versal Premium，它有非常優(yōu)越存儲(chǔ)器的帶寬和片上存儲(chǔ)器，能夠批量處理一次一個(gè)的任務(wù)，不會(huì)出現(xiàn)GPU時(shí)延長(zhǎng)的問(wèn)題。” Mike Thompson進(jìn)一步表示。
據(jù)悉，Versal Premium系列將于2021年上半年開始為早期用戶提供樣品。目前已提供文檔，客戶可立即使用 Versal Prime 評(píng)估套件開始原型設(shè)計(jì)。Versal Prime 器件與 Versal Premium 器件擁有眾多相同的架構(gòu)模塊，支持引腳遷移至 Versal Premium。
Mike Thompson稱，“我們看到已經(jīng)有很多的市場(chǎng)都對(duì)Versal Premium表示非常濃厚的興趣，比如電信方、全域網(wǎng)、交通網(wǎng)，也有來(lái)自數(shù)據(jù)中心加速和做測(cè)試測(cè)量的。現(xiàn)在客戶已經(jīng)可以開始用Versal Premium進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。”
當(dāng)然，Versal Premium作為一款旗艦產(chǎn)品，面向的客戶想要部署一些最尖端、最先進(jìn)的技術(shù)來(lái)獲取市場(chǎng)份額，比如目前最熱門的5G核心網(wǎng)。Mike Thompson表示：“一般而言，核心網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要比無(wú)線網(wǎng)的投資要晚兩到三年的時(shí)間。所以如果客戶現(xiàn)在能夠用Versal Premium去做開發(fā)和設(shè)計(jì)，能夠趕上2023年5G核心網(wǎng)絡(luò)收入爆增的機(jī)遇。”
雷鋒網(wǎng)小結(jié)
雖然云端芯片市場(chǎng)的增速在放緩，未來(lái)的需求也會(huì)以增量為主。但這個(gè)市場(chǎng)的潛力依舊足夠大，利潤(rùn)也足夠誘人，因此無(wú)論是巨頭還是初創(chuàng)公司都想要搶奪英偉達(dá)和英特爾在這一市場(chǎng)的份額。
對(duì)于賽靈思而言，其最優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品是FPGA，但FPGA開發(fā)門檻較高，性能和帶寬也還不足以滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代的需求。因此，賽靈思2018年推出了全新器件ACAP，并配合ACAP推出統(tǒng)一軟件平臺(tái)Vitis構(gòu)建生態(tài)。如今相比前代產(chǎn)品2倍帶寬密度，功耗降低一半以上，占地面積降低一倍的Versal Premium推出，無(wú)疑是向云端市場(chǎng)發(fā)起更猛烈進(jìn)攻的新開始。
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