進軍數據中心，FPGA需要做這些轉變

　　這兩年，賽靈思提出了“數據中心優先”戰略，推出了加速卡，ACAP（自適應計算加速平臺）及Vitis軟件平臺，成立了數據中心事業部。這家傳統的FPGA、SoC芯片廠商，如何看待數據中心的機會？面對的挑戰是什么？為此，電子產品世界等媒體采訪了賽靈思執行副總裁兼數據中心事業部總經理Salil Raje。

賽靈思 執行副總裁兼數據中心事業部總經理 Salil Raje

1 數據中心的三大機會

賽靈思“數據中心優先”戰略包括3個細分層面：計算，網絡，存儲。其中最大的市場規模是計算，2025年預計會達到70~80億美元的總體規模；另外2個領域，即網絡和存儲的增速非常快。從賽靈思的收入角度來看，未來幾年在這3個層面會平均分配。

在計算層面，現在大型的云服務廠商推出自己的AI芯片和加速卡，像亞馬遜、百度、阿里等，但不會為賽靈思的業務帶來很大的影響，因為所有超大規模的云服務提供商還是需要足夠的算力，賽靈思的加速器可以解決一部分的算力。例如谷歌有自己的TPU，但是同時用了很多賽靈思的加速器。

中國的數據中心市場的特點是創新速度非?？?，包括在社交媒體、智慧城市、物聯網等。從技術層面來看，中國的網絡設計和北美超大規模的數據中心相比，沒有絕對的差別；而且中國的產品也需要很強的自適應能力。在此，賽靈思的產品非常契合，因為賽靈思的解決方案并不是固定不變的，而是可以很容易適配和調整的；可以說，任何在北美超大規模數據中心使用的方案，來到中國也可以很好地適配。

2 相比友商的優勢  

賽靈思對于數據中心市場很有信心，主要有3個原因。

1）賽靈思的產品有強大的自適應能力。賽靈思的產品是硬件可編程的，應用就像用軟件編程的器件，可以針對應用進行定制，針對數據流，包括內存以及精度都可以定制化，而且是針對不同的工作負載來進行定制化的。

2）賽靈思FPGA有很強的帶寬處理能力。隨著一些數據流進來的時候，賽靈思FPGA可以同時進行數據的處理，不用等到數據轉移到SSD或其它的一些存儲器件上。所以賽靈思的FPGA方案完全可以做到實時或同時處理。

3）小巧。Alevo加速卡有可小可中可大的外形，而且這些數據可以存儲在任何一個位置，即卸載到計算或者網絡，或者SSD的任何一個位置。例如2018年三星推出智能SSD，賽靈思有一個很小的芯片在其SSD里。

那么，賽靈思宣布了Vitis軟件方案，與此同時，英特爾也宣布了oneAPI軟件策略。未來FPGA競爭的焦點將會從單純的產品轉到面向應用的平臺化上？

Salil Raje稱，英特爾的oneAPI是最新出來的，而且目前是Beta版本，主要針對英特爾自己的器件，包括CPU、GPU以及未來有FPGA的。實際上，成功的關鍵不僅在于有一個統一的API，更在于有強大的編譯功能，而且要針對不同器件來設定目標。賽靈思的HLS（高層次綜合軟件）研發10年后推出來的，而且賽靈思的API是開源的、自適配的、靈活的。

值得強調的是，賽靈思的Vitis可以跨界，包括云端和邊緣。賽靈思鼓勵所有板卡的開發人員和供應商創建自己的板卡和平臺，只要和Vitis兼容，開發人員可以使用Vitis相應的軟件。賽靈思建議是一種開源的統一編寫的方法論。

3 Vitis軟件和硬件的關系

有了Vitis，是否以后開發不需要硬件開發者了？

確實，在美國有一個趨勢，硬件工程人數越來越少，但是賽靈思的側重點是既針對硬件，也針對軟件的開發人員。

因此，還是要對硬件有一定的支持。這就像只在X86基礎上編寫的程序，不可能直接移到GPU上一樣；反過來也如此，用C++編寫了以后，不可能在X86和GPU自由地遷移。

在Vitis平臺之前，賽靈思已有針對硬件開發人員的Vivado，是2012年推出的，在此基礎上，2018年賽靈思推出了SDAccel、SDSoC等產品（如下圖）。而2019年推出的Vitis主要針對軟件，把云、邊緣、端點全部集合在一起。

關于加速器Alveo，目前有4種型號，增速最快的是單槽半高的，即U50（如下圖）。此外，賽靈思還有大的U280，是針對HMB2(Host Memory Buffer，主機內存緩沖技術)的。

4 向平臺過渡的挑戰

從傳統的半導體公司轉成平臺化公司，最大的挑戰不是來自于技術層面——實際上技術已非常成熟。現在，賽靈思希望能夠打開知名度，讓更多來自軟件開發人員社區的朋友們更了解賽靈思，了解賽靈思在計算領域的超強算力，也了解賽靈思加速的不只是計算，而是整體加速，也加速存儲，也有智能網卡可以加速網絡。

那么，賽靈思在FPGA產品形態上一直在演進，從原來單純FPGA，到后面的結合arm CPU融合的SoC形態，再到ACAP，傳統的FPGA形態是否會被新的形態完全取代？

Salil Raje稱絕對不會，因為賽靈思的核心價值主張就是FPGA，它是自適應的架構，人們可以加一些額外的元素，例如AI引擎，這也是自適應的。今后會有越來越多的硬化的元素，所有的這些都是自適應的。

傳統的FPGA架構是現在的ACAP器件中的一部分。ACAP是專門針對軟件開發人員的架構的，當然它有很多硬件的元素，可以接入到CPU的服務器上來，可以編程，所以很像CPU或GPU，它還有調試等功能。

具體地，FPGA在計算方面的應用，是可以直接把計算卸載到板卡上，然后板卡連接到CPU/服務器CPU上。網絡方面，賽靈思也有智能網卡——SmartNIC，可在網絡直接數據流入過程中同時進行處理。存儲方面，實際上很多客戶不想在SSD和CPU之間來回轉移數據，即從SSD移到CPU，再從CPU轉到SSD，用賽靈思的解決方案可以進行很好的計算存儲能力的聚集，不用在SSD和CPU之間來回轉移。