標(biāo)題: 一場(chǎng)由FPGA觸發(fā)的芯片戰(zhàn)爭(zhēng) [打印本頁(yè)]
作者: zxopenljx    時(shí)間: 2020-8-4 10:21
標(biāo)題: 一場(chǎng)由FPGA觸發(fā)的芯片戰(zhàn)爭(zhēng)
FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）自誕生以來(lái)就一直在沖擊著專(zhuān)用集成電路（ASIC，Application Specific Integrated Circuit)芯片界的神經(jīng)。在20世紀(jì)80年代中期，RossFreeman和他的同事從Zilog手中購(gòu)買(mǎi)了這項(xiàng)技術(shù)，并著手創(chuàng)辦了針對(duì)ASIC仿真和教育市場(chǎng)的Xilinx。（Zilog出自�？松梨谑凸�，因?yàn)樵?0世紀(jì)70年代，人們已經(jīng)開(kāi)始擔(dān)心石油會(huì)在30年后枯竭，這一點(diǎn)在今天仍然適用）。同時(shí)，Altera也以類(lèi)似的技術(shù)為核心成立。
FPGA是由電路編程的芯片，支持“仿真”該電路。這種仿真的運(yùn)行速度比使用ASIC實(shí)現(xiàn)的實(shí)際電路運(yùn)行速度慢--它的時(shí)鐘頻率更慢，使用更多的功率，但它可以每隔幾百毫秒重新編程一次。
制作ASIC的人們一開(kāi)始先使用FPGA來(lái)仿真ASIC，然后再將它們進(jìn)行掩碼處理并批量制造。英特爾、AMD和許多其他公司在制造芯片之前都會(huì)使用FPGA來(lái)仿真芯片。

觸動(dòng)電信業(yè)的神經(jīng)


電信行業(yè)一直是FPGA的主要用戶。電信標(biāo)準(zhǔn)不斷變化，建造電信設(shè)備非常困難，因此首先提供電信解決方案的公司往往會(huì)占領(lǐng)最大的市場(chǎng)份額。由于ASIC需要很長(zhǎng)時(shí)間才能完成，F(xiàn)PGA提供了一個(gè)捷徑。電信設(shè)備的最初版本一般采用FPGA，但FPGA高昂的價(jià)格引發(fā)了沖突。盡管FPGA的價(jià)格對(duì)ASIC仿真市場(chǎng)無(wú)關(guān)緊要，但對(duì)電信行業(yè)而言，芯片的價(jià)格卻很重要。許多年前，AT＆T和朗訊制造了自己的FPGA，稱(chēng)為ORCA（優(yōu)化的可重配置單元陣列），但就硅片的速度或尺寸而言，它們與Xilinx或Altera相比不具有競(jìng)爭(zhēng)力。
如今，華為已成為FPGA的最大客戶。華為兩年前即提供了世界上最早的5G電信設(shè)備解決方案，相較于其他供應(yīng)商處于明顯優(yōu)勢(shì)，但中美之間最近的緊張關(guān)系很可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)于美國(guó)的FPGA影響華為提供5G電信設(shè)備。

FPGA價(jià)格觸及神經(jīng)


早期，F(xiàn)PGA被用于SDR（軟件定義的無(wú)線電）——在同一時(shí)間建立多個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電通信，本質(zhì)上是一部講多種語(yǔ)言的單一電話。這一次，F(xiàn)PGA挑動(dòng)了一個(gè)巨大的神經(jīng)。
SDR技術(shù)的實(shí)施方式存在分歧。 商業(yè)供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，如今地球上的每個(gè)基站都有SDR技術(shù)。 另一方面，在國(guó)防界，SDR是由大型國(guó)防承包商建造的，他們用有利可圖的傳統(tǒng)產(chǎn)品線來(lái)建造。 其結(jié)果是基于FPGA的無(wú)線電產(chǎn)品價(jià)格非常高，以至于美國(guó)部分國(guó)防市場(chǎng)對(duì)使用FPGA產(chǎn)生了持續(xù)的過(guò)敏反應(yīng)。
接下來(lái)，F(xiàn)PGA試圖在DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）和嵌入式市場(chǎng)中發(fā)展。在角落里有一些微處理器的FPGA開(kāi)始出現(xiàn)。銷(xiāo)售這些新型FPGA的壓力太大，以至于如果客戶拒絕新的芯片系列，它們將被列入黑名單，有時(shí)甚至?xí)芙^提供服務(wù)好幾個(gè)月。鑒于FPGA產(chǎn)品具有巨大的覆蓋率和知識(shí)產(chǎn)權(quán)層而無(wú)法降低其價(jià)格，因此，發(fā)展FPGA市場(chǎng)的壓力一直是巨大的，F(xiàn)PGA公司征服新市場(chǎng)失敗的規(guī)模也是如此。

觸動(dòng)HPC和數(shù)據(jù)中心的神經(jīng)


在過(guò)去的幾年里，F(xiàn)PGA一直試圖在HPC（高性能計(jì)算）和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)發(fā)展。2017年，微軟宣布在數(shù)據(jù)中心使用Altera FPGA，而英特爾則收購(gòu)了Altera。2018年Xilinx公司宣布其“數(shù)據(jù)中心優(yōu)先”戰(zhàn)略，Xilinx首席執(zhí)行官在眾多分析師面前宣布Xilinx不再是一家FPGA公司了。這可能是一種輕微的戲劇化表現(xiàn)，但從歷史上看是有關(guān)聯(lián)的。
在高性能計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心使用FPGA時(shí)，目前的主要障礙是布局和布線——運(yùn)行專(zhuān)有FPGA供應(yīng)商軟件將電路映射到FPGA元件所花費(fèi)的時(shí)間，在大型FPGA和高速CPU服務(wù)器上，布局和布線需要長(zhǎng)達(dá)三天，而且很多時(shí)候即使在使用三天后，很多軟件仍無(wú)法解決映射問(wèn)題。

觸動(dòng)石油和天然氣的神經(jīng)


在石油和天然氣實(shí)施領(lǐng)域中，2007年左右出現(xiàn)了一個(gè)利基市場(chǎng)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬地球上的鉆孔以發(fā)現(xiàn)石油所花費(fèi)的時(shí)間比實(shí)際建造的鉆井場(chǎng)地和鉆井本身還要長(zhǎng)，F(xiàn)PGA加速器的使用極大地改變了這種顛倒時(shí)序。石油公司數(shù)據(jù)中心中的第一個(gè)FPGA，用于計(jì)算地震圖像，由MaxelerTechnologies制造，并交付給Chevron。
幾年來(lái)， FPGA在石油和天然氣領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，直到來(lái)自ASIC行業(yè)的壓力導(dǎo)致CPU技術(shù)回歸標(biāo)準(zhǔn)化。 如今，石油和天然氣中的預(yù)測(cè)和模擬仍然很重要，地震成像大多在CPU和GPU上完成，但FPGA的機(jī)會(huì)仍然存在。我們需要注意的是，“今天的新事物是明天的遺產(chǎn)”，當(dāng)然，如今的新事物是對(duì)AI和數(shù)據(jù)的關(guān)注。
盡管如此，F(xiàn)PGA仍然是一種快速進(jìn)入市場(chǎng)的方式，是獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的簡(jiǎn)單方法以及在許多關(guān)鍵任務(wù)情況下必不可少的技術(shù)——盡管與ASIC相比，芯片價(jià)格昂貴。然而，在與CPU或GPU上運(yùn)行軟件相比，在HPC和數(shù)據(jù)中心中，F(xiàn)PGA的運(yùn)營(yíng)成本大大降低。與CPU和GPU相比，所需的FPGA更少，所需的冷卻也更少。FPGA使得數(shù)據(jù)中心規(guī)模更小，這觸及了運(yùn)營(yíng)商擔(dān)心數(shù)據(jù)中心可能會(huì)縮小的神經(jīng)。





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