芯潮（ID：aichip001）文 | 心緣

芯潮11月6日消息，在北京舉辦的英特爾FPGA技術大會上，英特爾發佈全球最大容量的全新Stratix 10 GX 10M FPGA。

這是全球密度最高的FPGA，擁有1020萬個邏輯單元，433億顆晶體管，現已量產，即日出貨。

全新FPGA針對ASIC原型設計與仿真市場，可加快下一代5G、AI、網絡ASIC驗證與創新。早先多家客戶已經收到英特爾Stratix 10 GX 10M FPGA樣片。

英特爾市場營銷集團副總裁兼中國區總經理王銳在致辭中表示，加速器市場2021年超過200億美元，FPGA市場規模2022年預計將突破75億美元，英特爾FPGA的重大突破、首批10nm Agliex近日已交付，eASIC產品也得到廣泛好評。

一、1020萬個邏輯單元，全球密度最高的FPGA

全新Stratix 10 GX 10M FPGA是第一款使用嵌入式多芯片互連橋接（EMIB）技術，將兩個FPGA構造晶片在邏輯和電氣上實現整合的英特爾FPGA。

它基於現有的英特爾Stratix 10 FPGA架構，數萬個連接通過多顆EMIB技術將兩個高密度英特爾Stratix 10 GX FPGA核心邏輯晶片進行連接，在兩個晶片間形成多達25920個高帶寬連接，每個晶片容量為510萬個邏輯單元及相應的I/O單元。

英特爾Stratix 10 GX 10 GM FPGA擁有1020萬個邏輯單元，密度約為Stratix 10 GX 1SG280 FPGA的3.7倍，而後者為原英特爾Stratix 10系列中元件密度最高的設備。

另外，相比GX 2800，Stratix 10 GX 10 GM的計算力提升3.7倍，I/O連接擴展2倍，同等容量下功耗降低40%。

正是藉助EMIB Chiplet技術將I/O和內存單元連接到FPGA構造晶片，實現多顆晶片單個封裝，可將不同節點、供應商、IP進行“任意”集成，以快速推出新FPGA。這使得英特爾Stratix 10 FPGA家族的規模和種類持續擴張。

二、推動大規模ASIC原型設計與仿真

英特爾Stratix 10 GX 10M FPGA是用於此類應用的最新大型FPGA設備，支持仿真與原型設計系統的開發，適用於耗用億級ASIC門的數字IC設計，可用於下一代5G、AI、網絡ASIC驗證。

ASIC原型設計和仿真市場對當前最大容量FPGA的需求格外急切，多家供應商提供商用現成的（COTS）ASIC原型設計與仿真系統。能將當前最大FPGA用於ASIC仿真和原型設計系統中，將給這些供應商帶來巨大競爭優勢。

包括英特爾在內的很多大型半導體公司都開發了自定義原型設計和仿真系統，並在流片前用這一系統來驗證自身最大規模、最複雜、風險最高的ASSP和SoC設計。

ASIC仿真和原型設計系統可幫助設計團隊大幅降低設計風險，因此英特爾FPGA十多年來一直被用做很多仿真與原型設計系統的基礎設備。

ASIC仿真和原型設計系統支持很多與IC和系統開發相關的工作，包括：

（1）使用真實硬件的算法開發；

（2）芯片製造前的早期SoC軟件開發；

（3）RTOS驗證；

（4）針對硬件和軟件的極端條件測試；

（5）連續設計迭代的迴歸測試。

由於芯片製造完成後再修復硬件設計缺陷，成本會非常高昂。

針對這一問題，仿真和原型設計系統旨在幫助半導體廠商在芯片製造前，發現和避免代價高昂的軟硬件設計缺陷，從而節省數百萬美元。

使用最大型FPGA，能在儘可能少的FPGA設備中納入大型ASIC、ASSP和SoC設計。

三、英特爾FPGA量身定製從端到雲加速

英特爾網絡和自定義邏輯事業部副總裁兼FPGA和電源產品事業部總經理David Moore也在大會上表示，英特爾FPGA正持續推動工作負載創新。

這一先進的多功能加速器，具有出色的靈活性，可助力打造高度差異化產品，其卓越的硬件可編程性，能滿足不斷變化的市場要求和標準。

FPGA可以預處理高量非結構化數據，成為在線加速器；亦可放在CPU旁邊協作處理，成為離線加速器，解決從邊緣、網絡到雲端出現的複雜問題。

英特爾網絡和自定義邏輯事業部副總裁兼FPGA和電源產品營銷總經理Patrick Dorsey也在演講期間，總結了英特爾FPGA至關重要的六大特點：可編程、並行處理、高性能、靈活性、低延遲、節能。

他表示，應用加速的挑戰在於如何解決高效推理、工作負載優化、實時與確定性、靈活性以及開發方面的瓶頸。

FPGA通過加速算法和最大限度減少瓶頸，增強基於CPU的處理。

英特爾FPGA可有效提升每瓦性能，確保英特爾至強處理器內核提供更高的處理性能，可提供高帶寬連接與低延遲並行處理，通過FPGA可編程性提供多功能硬件加速，並且打造開發人員平臺來幫助開發者更快上市。

英特爾提供端到端產品組合，允許用戶跨領域進行開發。

在邊緣計算方面，英特爾面向視覺加速設計了英特爾Arria 10 FPGA，它能支持100多種深度學習網絡加速。

邊緣加速需要低功耗的引擎，在英特爾CPU、Movidius VPU與FPGA、OpenVINO的加速組合支持下，能從雷達/監控、視覺分析、智能零售、工業IoT等各種智能化場景，實現各種邊緣端的計算加速。

在網絡方面，無線或網絡功能可實現虛擬化（NFV）加速，增強整體網絡的能力。對此英特爾打造了FPGA PAC N3000。

數據中心的多功能加速包括網絡、存儲與安全等基礎設施加速和麵向AI應用、視頻轉碼應用、搜索等旁路加速，FPGA配合英特爾CPU提供多功能加速的方案已經存在於數據中心，使得雲端工作負載可承擔多元化工作任務。

面向雲和企業應用加速，英特爾推出了FPGA PAC和英特爾PAC Arria 10 GX來加速數據處理能力。

針對不同用戶的需求，英特爾提供包括FPGA可編程加速卡、英特爾至強CPU的加速堆棧、以及應用專家開發的加速IP。

英特爾加速堆棧會支持快速上市的開發人員平臺。底層PAC與軟件堆棧經過預驗證，可廣泛應用於各種服務器。在硬件虛擬化層，使用虛擬機基礎設施、容器基礎設施共同開發和驗證。在操作系統，英特爾加速堆棧支持Linux內核認可FPGA計算資源。在編排級管理，有領先的雲/數據中心框架支持FPGA計算資源。

英特爾FPGA已經被用於加速5G網絡、AI等各種應用。

例如，英特爾FPGA PAC D5005可助力加速深度語音識別。針對吞吐量優化的系統，英特爾FPGA PAC D5005的功耗比GPU低6倍；針對延遲優化的系統，英特爾FPGA PAC D5005的延遲比GPU低29倍，而吞吐量高出58倍。

英特爾FPGA PAC D5005還被用於加速視頻轉碼、圖像處理、網絡安全、流傳輸分析以及金融風險與法規管理。

為加速金融應用，英特爾通過Compute Express Link（Link）改進存儲與網絡，將數據帶寬提升4倍；通過高帶寬內存，將內存帶寬提升512Gbps；並提供250多個高度優化的庫函數，從而擴大規模。

面向視覺加速設計的英特爾Arria 10 FPGA也有很多頗有價值的實績。

比如，埃森哲打造了視頻分析服務平臺（VASP），利用埃森哲AI功能與英特爾Arria 10 FPGA監控礁石健康與海洋生物。再比如，日本在企業服務器中使用英特爾Arria 10 FPGA加速堆棧，通過地震破壞恢復幫助恢復國家歷史古蹟。

總而言之，包括FPGA、eASIC、ASIC在內的英特爾一系列自定義邏輯解決方案組合，憑藉可編程性、可擴展性、低時延性、高存儲容量等特點，不僅提供更多選擇以及跨整個產品生命週期的靈活優化，並且有效幫助客戶縮短上市時間，降低總擁有成本。

結語：先進技術結合築成英特爾核心競爭力

英特爾EMIB技術是今日新推出的最大容量FPGA的核心亮點之一。

不過，它只是多項IC工藝技術、製造和封裝創新中的一項，用於製造新FPGA的半導體和封裝技術，並非只是為了製造全球最大型FPGA。

這些創新技術只是附加值，關鍵在於，這些技術使得英特爾能通過整合不同的半導體晶片，包括FPGA、ASIC、eASIC結構化ASIC、I/O單元、3D堆疊內存單元和光子器件等，用於將幾乎任何類型的設備整合到封裝系統（SiP）中，來滿足特定客戶的不同需求。

英特爾在眾多半導體公司中持續保持領先性的一大利器，也正是基於這些先進技術的彼此結合。