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FPGA芯片适合AI边缘计算吗?

来源: 2019/12/13 浏览量:48 关键词: FPGA芯片 AI计算 5G 人工智能FPGA 电子元器件

新一轮的AI热潮对芯片提出了更高要求,不过,AI芯片的定义还没有严厉和公认的标准。因此,能够运转深度学习算法的CPU、GPU以及FPGA和ASIC都能够被称为AI芯片。虽然都称为AI芯片,但在2019年AI落地的大布景下,AI芯片的功率更值得注重。

那么,在边沿端,FPGA能与专为边沿AI规划的ASIC一同推动AI的广泛吗?

 

三大FPGA公司整体向上

历经并购和整合,现在全球排名前三的FPGA供货商分别是赛灵思、英特尔、莱迪思。有意思的是,前两大供货商在本年相继推出“最大”FPGA。8月,赛灵思宣告推出全球最大容量的FPGA Virtex UltraScale+ VU19P,这款FPGA根据台积电16nm工艺,集成350亿个晶体管、900万个系统逻辑单元,有每秒达1.5 Terabit的DDR4存储器带宽、每秒达f 4.5 Terabit的收发器带宽和超越2000个用户I/O。

三个月后的11月,英特尔宣告推出全球容量最大的FPGA Stratix 10 GX 10M,选用14nm工艺制造,集成了443亿个晶体管,核心面积约1400平方毫米,在70×74毫米的封装面积内具有1020万个逻辑单元,还有25920个数据接口总线(EMIB),是此前记录的两倍多,每个接口吞吐量2Gbps,内部总带宽6.5TB/s,另有308Mb存储、6912个DSP(18×19摆放)、2304个用户I/O针脚、48个收发器(0.84Tb/s带宽)。

显着,赛灵思和英特尔推出更大容量的FPGA为的是满足大数据以及云端AI的需求,将FPGA的运用从工业和轿车更多地拓宽到数据中心。在半导体行业,头部效应尤为显着,即使商场份额排名第三,假设莱迪思也推出大容量FPGA,境遇可能会非常艰辛。

赛灵思和英特尔在FPGA商场的调整也给了莱迪思商场拓宽的机会。以前几年,莱迪思都专注于消费类商场,但消费类商场迭代速度非常快,需求依据不同的商场需求推出相应的产品。

 

莱迪思亚太区产品商场部总监陈英仁标明:“在商场需求不明确且快速改动的时分,技术很难复用。我们现在选用途径化的新形式,这样能够最大化规划复用,下降开发本钱及加速产品迭代。”

 

莱迪思亚太区产品商场部总监陈英仁

FPGA适宜边沿AI吗?

由此看来,莱迪思在商场的改动中找到了适宜的定位和产品道路。不过FPGA要在边沿AI核算中运用,高本钱和开发难度大是两个问题。对此,陈英仁标明,许多客户都用我们的FPGA进行量产,所以我们的FPGA价格非常友爱。并且以前四年,莱迪思出货的FPGA数量在10亿片的量级,这也证明我们的产品非常牢靠。

至于规划门槛,陈英仁指出,因为FPGA的生态环境不像C言语那样便当,所以我们觉得FPGA的规划门槛比较高。这又能够分红两部分,一部分是东西,莱迪思全新推出的途径CrossLink-NX会运用Radiant 2.0,调试东西做了很大改善,也支撑业界标准的SDC,还加了ECO编译器,还有信号无缺的分析,并且将持续保持更新,让懂FPGA的工程师能够更便当的运用。

另一部分是参看规划,关于那些不太懂FPGA的工程师,他们不知道这些东西的差异,需求一些参看规划才更容易上手,这也是莱迪思的强项。其他我们推出的sensAI,包含了评估、开发和布置根据FPGA的机器学习和人工智能处理方案所需的模块化硬件途径、演示示例、参看规划、神经网络IP核、软件开发东西和定制规划服务。这些都能够下降FPGA的规划门槛。

 

还有一点,FPGA本身便是并行处理,深度学习算法许多都需求并行处理,通过sensAI把AI模型转化之后,FPGA履行AI推理非常适宜。

价格友爱且规划门槛在下降,但FPGA想在边沿端运用,还需求有相对ASIC显着的优势才具有吸引力。对此,陈英仁对雷锋网标明:“我们专注于把FPGA的优势发挥出来,比如低推迟。另一个是FPGA能够快速导入商场。还有便是FPGA的弹性,因为FPGA本身就有可编程性的优势,I/O、配备都非常灵敏。I/O接口的灵敏性非常适宜边沿端,能够接入各种传感器。”

他进一步解说灵敏性在边沿端的重要性,假设从功用和功耗比的角度衡量, FPGA比较ASIC会显得没有优势。但FPGA能够供应不同的接口,这样就能够接不同的传感器,并且能够满足产品智能化晋级的需求。特别是AI技术还在不断地演进,要对现有产品做晋级的时分,因为ASIC的拓扑结构现已固化,假设一个电子广告牌想要增加一个传感器更好满足需求时,ASIC就很难,而用FPGA无论是用SPI还是USB接口都能轻松接入。

什么样的FPGA更适宜边沿AI?

 

既然FPGA从本钱、功用、开发门槛方面都在改动满足边沿AI的需求,那到底什么样的FPGA能够更好满足边沿AI需求?莱迪思给出的答案便是前面说到的CrossLink-NX。CrossLink-NX根据莱迪思NEXUS途径,有功耗下降75%、牢靠性进步100倍、最小标准以及高功用网络边沿核算能力的特性。

 

详细而言,CrossLink-NX有192个可编程I/O,D-PHY速度抵达2.5Gbps,逻辑单元抵达40K,首要运用于视频桥接处理。

低功耗的完结是因为莱迪思在CrossLink-NX中运用了三星28nm FD-SOI的工艺,陈英仁介绍,我们选用的工艺中有一个很薄的Buried Oxide,能够把失功率下降100倍,也便是牢靠性增加了100倍,并且静态功耗最高能够比竞争对手下降75%。

 

在功用方面,CrossLink-NX供应了17K-40K的逻辑单元,能够供应低功耗以及高功用形式,并且增加了许多嵌入式存储RAM,再加上DSP模块,让CrossLink-NX嵌入式存储器/逻辑比抵达170bit,比竞争对手的产品高几倍,能够更有效地处理图形和AI推理

高存储器/逻辑比的一同还完结了小标准,CrossLink-NX选用的是优化4输入查找表,使其产品能够完结小标准,在6x6mm的面积上就具有40K的逻辑单元。陈英仁认为,4输入的查找表到现在为止,甚至今后的产品都绰绰有余,因为我们寻求的不是最高功用,而是低功耗以及由此带来的本钱以及便当性。

 

当然,让CrossLink-NX更适宜边沿AI的还有超快的I/O发起以及快速地I/O传输。在传输速度上,莱迪思运用的是硬核的I/O进步速率,通过MIPI D-PHY,速度从之前的1.5Gbps进步到了2.5Gbps。陈英仁标明,现在大部分的SoC的速度都是2.5Gbps,所以我们的FPGA能够更容易与SoC协作满足嵌入式视觉和边沿AI的需求。

发起速度方面,CrossLink-NX的I/O配备速度小于3ms,器件配备小于8ms,这个速度不只比较MCU或SoC时间段许多,并且通过先把I/O配备好,电压现已固定,系统也就比较稳定。

雷锋网了解到,CrossLink-NX一初步会先支撑工业级的温度,然后会进行车规认证。现在,CrossLink-NX现已有30多个客户初步试用,供货时间也比预期更加提前。

陈英仁还标明,软件和IP也准备就绪,未来sensAI也将支撑CrossLink-NX。针对AI运用,我们还可能与第三方协作供应一站式方案,通过硬件制品在搭配上参看规划,让不明白FPGA以及AI算法的客户能够更加便当的运用。

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