FPGA 40周年：AMD聚焦边缘智能与异构计算的未来

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）赛灵思（Xilinx）推出的第一款FPGA芯片XC2064于1985年6月问世，它有600个门，64个可配置逻辑块，运行频率为70MHz。这款现场可编程门阵列FPGA使得工程师能够灵活地自定义芯片功能，而无需等待芯片从晶圆厂制造返回。它大大提升了芯片的开发速度，缩短了产品上市时间。

AMD产品、软件和解决方案公司副总裁Kirk Saba表示，FPGA 40周年将是一个非常重要的里程碑，它证明了FPGA的重要性，它是一项不可或缺的技术，能够助力各种各样不同类型的应用和创新。

边缘智能

包括FPGA、CPU、GPU、ASIC等在内的多种计算引擎正被用于边缘智能场景中，Kirk Saban认为，FPGA最适合的应用就是边缘侧，尤其是需要实时处理的情况。而在边缘侧GPU往往功耗较高。FPGA关键的价值在于应用现场可编程以及可升级的能力，并且FPGA无论是功耗还是性能都可以灵活部署。

他进一步指出，要充分地利用底层硬件的能力，实际上是系统级设计的问题，同时也要充分利用器件所具有的存储架构来实现最大的潜能。

“FPGA具有定制化的存储架构，它可以满足客户不同的算法需求。”Kirk Saban说道。

AMD拥有广泛的FPGA产品，最小的以及最低功耗的FPGA例如Spartan UltraScale+ 等，还有Spartan 7、Artix 7，以及Artix UltraScale+ 等都能为客户提供不同定制化需求。如果客户需要嵌入式的处理能力，有“Zynq 7000”和“Zyng MPSoC”等产品线。总之，基于FPGA可编程能力，可以提供ASIC或者ASSP的解决方案。

在边缘侧，我们看到越来越多智能器件的部署以及互联，例如大量的传感器、摄像头等设备都将搭载边缘AI，FPGA可以帮助客户决定在器件上部署多少AI，Kirk Saban表示，在未来我们会看到很多在边缘侧部署AI的独特用户案例，这个趋势在不断地发展。

异构计算

数年前，AMD前瞻性地建立异构计算平台。从Versal系列产品组合开始，它具有嵌入式计算能力，又具有多个ARM的处理核，同时硬NPU Virtex可以作为AI引擎。

可编程式逻辑FPGA有很多硬化的IP，比如硬以太网核、硬安全核等，能够助力异构计算。它还能够提供灵活性，在编程逻辑、AI引擎和特定的应用结合上给用户带来嵌入式计算的辅助方式，并运行相应的嵌入式操作系统，比如Linux。

“我们已经看到了这种颠覆式的变化正在发生，包括不同芯片之间的角色分工，我们一直以来的价值主张就是把不同的技术整合到单一芯片中。”Kirk Saban总结到。

AMD在小芯片技术上有着非常悠久的历史，而这一技术也将广泛应用于FPGA上。该技术最早源于AMD与台积电合作开发带有Virtex-7的CoWoS。之后GPU也采用小芯片技术和内存进行结合。AMD将继续研发基于先进工艺节点的产品，在不远的未来最新研发产品将陆续上市。

在过去40年中，FPGA开发工具如Vivado、Vitis通过不断优化以适应软硬件工程师用户群体。Kirk Saban表示，Vivado软件工具主要聚焦于硬件开发人员，通过高层次综合、机器学习优化和无缝IP核集成等高级功能，支持开发人员简化工作流程、缩短开发周期并实现更高的性能。

Vitis则面向软件开发人员。不论是写嵌入式的C代码还是HLS代码，它都能够进行编译等。对于AI引擎来说，Vitis AI工具更多聚焦于与AMD CPU和GPU软件的结合。在一体化的AI软件框架下进行开发，能够更好地助力客户在AMD的硬件上训练模型和多平台部署。

此外，AMD正在将生成式AI技术融入FPGA开发流程，引入AI 辅助开发工具让复杂的硬件编程变得更加智能。

AI软件生态方面，AMD也在不断地打磨和增强。早前，AMD收购软件公司Mipsology，后者核心技术为Zebra编译器。此举将有助于完善AMD在AI领域的编译器环节，提升软件在硬件上的运行效率，增强其AI推理软件能力。Kirk Saban认为，在软件上的投资将更好地释放AMD在硬件领域的潜能。

AMD一直大力地支持和倡导开源生态，通过与Yocto之间的合作，并成为开源社区非常重要的贡献者。从而极大地帮助开发人员加快开发效率，并确保其得到极具鲁棒性的世界级的软件工具。此外，AMD还推动ROCm在GPU软件领域的开源生态。总之，开源将继续成为AMD非常重要的差异点。

FPGA拥抱AI时代

AMD具有丰富全面的产品矩阵，提供CPU、GPU、FPGA等芯片，最大程度满足客户在消费级、企业级、数据中心等领域的不同计算性能需求。下一代半导体科技浪潮属于AI，走过发展的40年，FPGA将在AI时代扮演重要角色。

Kirk Saban表示，AI、汽车、机器人等产业发展迅速，这些技术都需要FPGA。譬如我们看到在中国新能源汽车发展如火如荼，现在的汽车就像四个轮子装上的电脑一样，它需要一系列电子元器件，而FPGA有很大的发挥空间，包括ADAS、智能驾驶、舱内车载娱乐系统等等。另外，无人机、机器人等边缘设备的自动化、智能化，这些都将为AMD在边缘AI的技术和能力带来巨大的契机。