圣何塞——談到對 FPGA 進行編程時，大多數(shù)人認為你需要成為一名芯片設(shè)計師，或者比能夠?qū)α孔佑嬎銠C進行編程更進一步。但賽靈思想要改變這一切。

在賽靈思開發(fā)者論壇 (XDF) 上，該公司宣布了一個名為 Vitis 的全新開發(fā)平臺——新平臺將是開放和免費的。

Xilinx 首席執(zhí)行官 Victor Peng 與 Versal 董事會（照片：Kevin Krewell）

對于一家主要開發(fā)平臺 Vivado 面向 FPGA 配置的低級控制的公司來說，這是一個重大變化。FPGA 的適應(yīng)性一直更強，但現(xiàn)在賽靈思希望它們更易于編程。不僅僅是像 Zynq 這樣的 FPGA——Vitis 的真正靈感來自 Xilinx 的新型 Versal 異構(gòu)處理器。Versal 是一種新型處理器，在去年的 XDF 上推出，它集成了 CPU、DSP、FPGA 結(jié)構(gòu)、片上網(wǎng)絡(luò)和機器學(xué)習(xí)加速器，使其成為高性能、多功能和適應(yīng)性強的處理芯片。

無論是在嵌入式應(yīng)用程序還是云服務(wù)中，成功使用任何 FPGA 的關(guān)鍵是軟件工具。這就是 Vitas 對于更廣泛地接受 FPGA 和 Versal 架構(gòu)的關(guān)鍵所在。

Vitis 平臺是一個統(tǒng)一的工具，可以采用 Xilinx HLS 或 C/C++ 代碼并針對標準開發(fā)環(huán)境中的任何處理元素。Xilinx 承諾以免費和開放的方式支持 Vitis。該公司在 Github 上構(gòu)建了一個包含 400 多個庫函數(shù)的廣泛列表。還將有一個 Vitis AI 工具支持 TensorFlow、Caffe 和 PyTorch 等標準框架。FPGA 的好處之一是您可以更改硬件以適應(yīng) AI 模型。

Vitas 和 Versal 的目標是將賽靈思從 FPGA 供應(yīng)商轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活且適應(yīng)性強的處理供應(yīng)商。Xilinx 大力押注異構(gòu)計算，為了實現(xiàn)這一目標，您需要一個統(tǒng)一的軟件架構(gòu)，程序員可以將其用于 Versal 芯片內(nèi)的各種元素。賽靈思將軟件開放和免費的想法是對賽靈思如何進入市場的徹底重新構(gòu)想。

Vitis 處于測試階段，一些主要客戶計劃于 11 月 1 日全面上市。有關(guān)更多信息，請訪問 Developer.xilinx.com。

Xilinx 成長市場

Xilinx 的三大增長動力是 5G 基礎(chǔ)設(shè)施、汽車平臺和數(shù)據(jù)中心。雖然傳統(tǒng) FPGA 在所有三個領(lǐng)域都取得了不錯的進展，但 Versal 是一個更完整的平臺，可以獨立運行，而不僅僅是作為主機處理器的加速器。也就是說，Xilinx 認識到幾個 Arm 內(nèi)核可能不足以滿足某些應(yīng)用的需求，并且 Versal 支持 PCIe 4.0，Vitas 環(huán)境旨在支持多種類型的主機處理器，包括片上 Arm、x86 和力量。

使用像 Versal 這樣的可編程部件的優(yōu)勢在于，它允許設(shè)計更快速地改變，即使在現(xiàn)場也是如此。關(guān)鍵應(yīng)用市場之一是算法不斷變化的數(shù)據(jù)中心中的機器學(xué)習(xí)推理。此外，即使是云提供商也正在朝著成為異構(gòu)計算平臺的方向發(fā)展。亞馬遜的 AWS 云服務(wù)有許多不同的異構(gòu)計算實例，包括 FPGA 和 GPU。XDF 的新成員賽靈思宣布，它還添加了微軟的 Azure 云服務(wù)——這對公司來說是一個巨大的勝利。隨著 Azure 的加入，Xilinx 在兩家領(lǐng)先的云提供商中擁有了 FPGA 實例。

（來源：賽靈思）點擊這里查看大圖

在通信市場，5G 部署是賽靈思的一個關(guān)鍵機遇——從射頻到核心路由器。對于 5G，為頻譜重用而設(shè)計的大規(guī)模 MIMO 16×16 天線陣列需要高級計算甚至機器學(xué)習(xí)來優(yōu)化波束形成。Xilinx 與三星和華為等通信公司進行了設(shè)計。

汽車是賽靈思關(guān)注的另一個細分市場。從傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)聚合和預(yù)處理、傳感器融合、ADAS 到自動駕駛級別 4，這里有很多機會。事實上，賽靈思已經(jīng)在汽車領(lǐng)域贏得了大量設(shè)計勝利，并為 ADAS 設(shè)計出貨了 6000 萬臺。Xilinx 已經(jīng)在汽車領(lǐng)域擁有龐大的業(yè)務(wù)，并聲稱在前向攝像頭處理領(lǐng)域排名第二，在 LiDAR 和 4D 雷達領(lǐng)域排名第一。FPGA 提供設(shè)計靈活性和低延遲處理。

自動駕駛的前沿可能是“robotaxis”，賽靈思在舞臺上有一個非常有趣的初創(chuàng)公司 pony.ai，它正在解決這個市場。Pony.ai 展示了其軟件在繁忙的中國交通中導(dǎo)航汽車的能力。汽車和自動駕駛汽車仍在不斷發(fā)展，創(chuàng)新周期超過了芯片設(shè)計周期，這使其成為 FPGA 和 Versal 的機會。對于更傳統(tǒng)的 ADAS 方法，日立汽車系統(tǒng)公司正在使用 Xilinx FPGA 實現(xiàn) ADAS Level 2+，并已開始投資 Versal 設(shè)計。

雖然消費者自動駕駛可能還需要幾年的時間，但像優(yōu)步和滴滴這樣的拼車公司將從機器人出租車中受益匪淺。Xilinx 顯示的數(shù)據(jù)估計，自動駕駛出租車的運營成本約為每英里 0.60 美元，每天最多可行駛 30 次，而人工駕駛汽車的成本約為每英里 1.50 美元，每天可行駛約 15 次。自主機器人出租車的經(jīng)濟性對于運輸即服務(wù)業(yè)務(wù)而言是引人注目的。

重新映像硬件

雖然芯片行業(yè)的一些人正在推動特定領(lǐng)域的處理架構(gòu)的想法，但這些人往往忽略了可編程邏輯的想法，例如 FPGA 和 Versal。雖然兩者都是異構(gòu)計算架構(gòu)，但特定領(lǐng)域的設(shè)計會導(dǎo)致芯片或 3-D 封裝芯片具有大量多余的硅片，這些硅片可能不時使用，但并非一直使用。在 FPGA 的情況下，通過根據(jù)當前需要對其重新編程，可以更有效地重新利用硅。這允許硅在時域中共享以用于不同的功能。利用 FPGA 技術(shù)的混合架構(gòu)具有提高硅效率的潛力。

由于登納德縮放的終結(jié)和摩爾定律的放緩，所有這些芯片架構(gòu)的新想法都在出現(xiàn)。我們不能再依靠工藝改進來制造更快、更低功耗和更便宜的芯片。現(xiàn)在需要新的架構(gòu)方法來為我們帶來應(yīng)對新的具有挑戰(zhàn)性的工作負載所需的高級處理能力，而賽靈思擁有獨特的可擴展解決方案，現(xiàn)在將更容易被更多主流程序員使用。

審核編輯 黃昊宇