原题目:Achronix推全新7nm FPGA,首度支撑GDDR6高带宽存储

智工具(大众号:zhidxcom)文 | 心缘

智工具5月22日报道,今天,美国eFPGA IP企业Achronix半导体公司在京宣布其全新Speedster7t FPGA系列产物,基于一种高度优化的全新架构,采取台积电7nm FinFET工艺制作,重要针对AI/ML、高带宽数据、收集处置等方面加快。

FPGA即现场可编程逻辑阵列,特色是通用性,可以依照设计者的须要进行机动编程,比专用芯片(ASIC)加倍机动。在数据中间,FPGA作为替换GPU、ASIC的另一种计划正获得越来越多的利用。

和其他FPGA供给商分歧的是,Achronix是独一一家既供给自力FPGA芯片,又供给Speedcore嵌进式FPGA(eFPGA)IP的半导体公司。

Achronix公司董事长兼首席履行官Robert Blake、亚太区总司理罗炜亮及中国区同事来到现场,先容该公司改革的FPGA产物以及在中国市场的最新进展和策略。

据Robert Blake先容,该产物具有针对高带宽和AI/ML利用进行优化的全新机械进修处置器(MLP),以及革命性的新型二维片上彀络2D NOC,将FPGA与ASIC的布线构造和盘算引擎联合,能供给与ASIC千篇一律的机能、可简化设计的FPGA机动性和加强功效,远超传统的FPGA解决计划。

此外,Achronix将在本年第四时度供给响应的评估器件和加快卡。

一、Speedster7t FPGA+家族

Achronix着眼于解决高机能盘算、收集存储加快、超高带宽收集处置、机械进修等利用面对的挑衅,供给的产物包含可编程的FPGA构造、具有硬连线体系级模块的分立式高机能和高密度FPGA、数据中间和HPC硬件加快器板,以及支撑所有Achronix产物的EDA软件。

该公司总部位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市,在美国、欧洲和中都城设有发卖办公室和代表处,在印度班加罗尔设有一间研发和设计办公室。

Archronix今朝有三个产物系列:自力芯片,嵌进式FPGA内核,和客户的芯片进行组合封装。

新宣布的Speedster7t FPGA系列产物专为高带宽数据加快和AI/ML而设计,具有一个革命性的全新二维片上彀络(2D NoC),以及一个高密度全新机械进修处置器(MLP)模块阵列,高效晋升运算才能。

Achronix公司董事长兼首席履行官Robert Blake表现,Speedster7t是Achronix史上最令人冲动的宣布,代表了树立在4个架构代系的硬件和软件开辟基本上的立异和积淀。Speedster 7t是机动的FPGA技巧与ASIC焦点效力的融会,供给了一个全新的“FPGA+”芯片品类,可将高机能技巧的极限年夜年夜晋升。

Achronix工程团队从头构思了全部FPGA架构,以均衡片上处置、互连和外部输进输出接口(I/O),以实现数据密集型利用吞吐量最年夜化,利用场景包含高机能AI/ML利用、数据中间的边沿盘算、收集处置、5G收集处置、存储、IP授权技巧。

Speedster7t FPGA系列产物阅历3年研发,采取台积电7nm FinFET工艺制作,以接受来自多个高速起源的大批数据而设计,同时还需将数据分发到可编程片上算法性和处置单位中,然后以均可能低的延迟来供给那些成果。

新一代FPGA产物还包含高带宽GDDR6接口、400G以太网端口和PCl Express Gen5等接口,所有单位互连已供给ASIC级带宽,同时保存FPGA的可编程性。

二、Speedster7t FPGA的六年夜上风

具体来看,Speedster7t FPGA有六年夜上风,包含立异的机械进修处置器(MLP)、高带宽片上彀络(NOC)以及第一个支撑GDDR6高带宽存储器等。

1、对盘算机能高度优化

Speedster7t FPGA的焦点是全新机械进修处置器(MLP)中年夜范围的可编程盘算单位平行阵列,可供给业界最高的、基于FPGA的盘算密度,每个乘累加单位支撑最多32个乘法器。

MLP是高度可设置装备摆设、盘算密集型的单位模块,内嵌缓存,可支撑4到24位的整点格局和高效的浮点模式,包含对TensorFlow的16位格局的支撑,以及可使每个MLP的盘算引擎加倍的增压块浮点格局的直接支撑。

MLP与嵌进式存储器模块慎密相邻,经由过程打消传统设计中与FPGA布线相干的延迟,来确保以750MHz的最高机能将数据传送到MLP。

这种高密度盘算与高机能数据传输的构造使得处置器逻辑阵列能供给基于FPGA的最高可用盘算才能以每秒万亿次运算量数目为单元(TOPS)。

2、世界级带宽

高机能盘算和机械进修体系的另一要害是高片外存储器带宽,认为多个数据流供给存储源缓和冲。

Speedster7t FPGA是第一个也是当前独一支撑GDDR6高带宽存储器的FPGA,GDDR6是具有最高带宽的外部存储器件,每个GDDR6存储把持器能支撑512Gbps的带宽。

比拟基于HBM的FPGA,采取GDDR6的FPGA计划本钱低了一半,而且加倍机动,答应客户选择分歧容量和带宽。

别的,Robert Blake在接收采访时弥补说,做这种高带宽存储FPGA计划,Achronix在业界的本钱是最低的。

Speedster7t FPGA器件中含多达8个GDDR6把持器,可支撑4 Tbps的GDDR6累加带宽,并以很小的本钱可供给与基于FPGA等效存储带宽。

美光已联袂Achronix往实现全球第一个面向高带宽存储需求而直接加载了GDDR6的FPGA产物。

美光盘算与联网营业部营销副总裁Mal Humphrey以为,这种立异的可扩大解决计划,将推进AI范畴的差别化,此中异构盘算可选计划和高机能的存储是加快获得数据内在的必须部门。

3、高速接口

此外,Speedster7t FPGA还包含业界最高机能的接口端口,以支撑极高带宽的数据流,能支撑极高带宽的数据流。

Speedster7t FPGA器件拥有72个业界最高机能的SerDes,可到达1到112 GBps的速度。其前向纠错(FEC)的硬件400G以太网MAC,支撑4x100G和8x50G的设置装备摆设,每个把持器有8或16个通道的硬件PCI Express Gen5把持器。

4、高带宽片上彀络(NOC)

Speedster7t架构包括一个可横跨和垂直跨越FPGA逻辑阵列的立异性高带宽的二维片上彀络(NOC),它们衔接到所有FPGA的高速数据和存储接口,就像叠加在FPGA互连这个城市街道体系上的空中高速公路收集一样,可实现高效的数据移动。

Speedster7t的NOC支撑片上处置引擎间所需的高带宽通讯,此中每一行或每一列都可作为两个256位实现,单向的、行业尺度的AXI通道,工作频率为2Ghz,同时可为每个标的目的供给512Gbps的数据流量。

NOC使得Speedster极年夜简化了高速数据移动,确保数据流可以轻松定向到全部FPGA构造中的任何自界说处置引擎,同时不须要应用任何FPGA内部资本。

此外,NOC打消了传统FPGA应用可编程路由和逻辑查找表资本在全部FPGA中移动数据流中呈现的拥塞和机能瓶颈。该高机能收集不仅可以进步Speedster7t FPGA的总带宽总量,还能在下降功耗的同时进步有用LUT容量。

当被问及和竞争敌手NOC的差别点时,Robert Blake表现,其NOC可能比竞争敌手的速度快10倍。

5、平安防护功效

据悉,Speedster7t FPGA采取最进步前辈的比特流平安维护功效,具有多层防御才能,可维护比特流的保密性和完全性,足以有用应对第三方进犯。

密钥基于防改动物理不成克隆技巧(PUF)进行加密,比特流由256位的AES-GCM加密算法进行加密和验证。

为防止来自旁侧信道的进犯,比特流被分段,每个数据段应用零丁处处的密钥,且解密硬件采取差分功率剖析(DPA)计数器办法。

除此之外,2084位RSA公钥认证协定被用来激活解密和认证硬件。用户可确信当他们加载平安比特流时,它是预期的设置装备摆设,由于它已经经由过程RSA公钥、AES-GCM私钥和CRC校验进行了身份验证。

6、经验证的、可向低本钱ASIC转换的道路

Speedcore eFPGA IP中采取了与Speedster 7t FPGA中应用统一种技巧,可支撑从Speedster7t FPGA到ASIC的无缝转换。

对ASIC的转换而言,固定功效可被固化到ASIC构造中,从而减小芯单方面积、本钱和功耗。

当应用Speedcor eFPGA IP将Speedster7t FPGA转换为ASIC,客户有看节俭50%的功耗,并下降90%的本钱。

三、供给ACE设计东西,开辟板本年Q4面世

Speedster7t FPGA器件的巨细范畴为从363K至2.6M的6输进查找表(LUT),现已可供给支撑所有Achronix产物的ACE设计东西,可支撑包含Speedcore eFPGA和Speedchip FPGA多晶粒封装芯片(Chipset)。

第一批用于评估的器件和开辟板将于2019年第四时度供给。

依据Robert Blake的说法,Achronix是家小公司,不会像竞争敌手那样做良多分歧品类的产物,而是会依照客户需求,在高端范畴供给分立式FPGA,同时为须要低本钱的客户供给高机能FPGA IP的授权。

别的,Achronix的FPGA采取单一架构而非异构,如许客户可以用本身的CPU和Achronix的FPGA分辨实现部门机能。

结语:FPGA市场将来几年有看高速增加

据研讨机构Semico Research的猜测,FPGA在AI利用方面的市场范围将浮现高速增加,在将来4年增加3倍,到达52亿美元。

FPGA市场持久由赛灵思和英特尔Altera两年夜巨子盘踞年夜部门市场,跟着AI、年夜数据的快速爆发,以FPGA两年夜巨子为代表的FPGA供给商们均开端在新的利用场景找到市场空间。

比拟传统FPGA,越来越多的ASIC技巧正融会到FPGA中,好比Speedster7t FPGA器件中的MLP、NOC都是用ASIC技巧来实现的。颠末融会的FPGA比本来的FPGA能供给更高的机能和更低的功耗。

面临将来的增量市场,FPGA范畴的玩家正在经由过程对工艺技巧、架构设计、数据移动、平安防护等标的目的的立异,为AI、5G、物联网、主动驾驶等快速变更的新兴市场供给更多的硬件选择。

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