FPGA---可能是算力瓶颈的未来解决方案

FPGA是一种硬件可重构的体系结构,全称是Field Programmable Gate Array(现场可编程门阵列)。以往,FPGA仅被用作专用芯片(ASIC)的小批量替代品,市场仅有约50亿美元。近些年,由于其强大的计算能力实时性以及足够的灵活性,FPGA开始被各大巨头青睐。
让FPGA具有快速进行大量计算能力的,是它不同于CPU和GPU的“高度并行化的算法优势”。CPU、GPU 都属于冯·诺依曼结构,指令译码执行、共享内存,而 FPGA 每个逻辑单元的功能可以独立配置,不需要指令。“如果说CPU像一个能解决各类问题的专家,FPGA更像是一个工厂,里面有大量工人,分成若干个团队,同时完成任务”,樊平介绍说。
近年来,由于摩尔定律的放缓,让芯片无法再通过工艺的进步来增加更多的晶体管,从而加快计算速度。与此同时,海量的音视频、图片应用使得Web服务的规模大幅增长,不仅如此,物联网、大数据应用、5G、人工智能等螺旋式上升发展,使得数据计算量更是呈指数级井喷
未来不管是人工智能,还是其它智能方案的发展,其核心都是对大量数据的处理能力,然而要提升算力,目前来看FPGA的确是最优质的解决方案
FPGA领域不同于CPU,需要经过算法设计、综合、布局、布线等一系列转化过程才能得到可以在芯片上运行的程序。真正高效的“编译系统”(即EDA,电子设计自动化,Electronics Design Automation)出现还很遥远,系统工具比较匮乏
EDA之与FPGA,类似于编译器之于CPU的关系
平均到每输出一个T的算力, CPU需要的功耗是FPGA的10倍。功耗意味着供电力和散热等带来的成本,“数据中心的成本,一半以上的成本来自电费。因此,“从长期运维的角度来说,FPGA肯定是效果和成本均最优的解决方案”,樊平说。
譬如,以音频业务为例,由于直播、视频、在线会议等业务的快速发展,带来音频处理的运算负担越来越巨大,对这些行业的业务扩容、硬件成本、运维和人力成本都形成巨大的挑战。目前业界还没有成熟可靠的FPGA产品
同理,视频处理对多个行业而言,都是硬件、运维和人力成本最高的计算瓶颈,使用FPGA计算平台解决视频内容处理的性能瓶颈问题,将会形成一个数百亿美元的市场。
智能视觉与视频作为AI的核心领域,市场规模预计到2025年将达330亿美元。从目前市场来看,主流方向多采用GPU,但也存在功耗高、计算能力不够、开发难度大等问题。

参考资料:
深维科技完成千万pre-A轮融资,切入千亿美元级FPGA加速服务市场
面向AI应用,利用FPGA技术提供系统解决方案,深维科技欲打通行业的“任督二脉

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