eASIC/OFS軟硬方案連發 英特爾強化FPGA業務布局

作者: 黃繼寬
2020 年 12 月 07 日

在軟體吞噬世界(Software Is Eating the World)的趨勢下,如何讓硬體追上快速變化的軟體,滿足軟體對運算效能無止境的需求,是每一家處理器廠商都必須面對的課題。具有極高設計彈性,讓開發者能為特定演算法實現硬體加速的現場可編程閘陣列元件(FPGA),因而成為一項極為關鍵的技術。

然而,利用FPGA來實現應用設計的門檻相對較高,除了需要有對應的軟體工具跟矽智財(IP)支援外,隨著市場需求放大,如何將基於FPGA的設計遷移到在成本、功耗上較有優勢ASIC,也是應用開發者跟產品線主管必須審慎思考的課題。為了替FPGA開發者提供更全面的解決方案,英特爾(Intel)近期針對其結構化ASIC(Structured ASIC)與FPGA的開發板支援套件(BSP)發表更新,一方面拓寬FPGA到ASIC的遷移路徑,另一方面也把更多設計自由度開放給開發者。

英特爾台灣分公司通路業務暨夥伴事業群業務經理林士元表示,5G、AI所帶來的龐大且多元的資料運算需求,除了讓客戶需要效能更高的CPU、GPU之外,有時也需要客製化程度更高、更具靈活度與彈性的運算解決方案。因此,FPGA成為高效能運算市場上,一項極為重要技術。為此,英特爾(Intel)除了在2016年購併Altera,一腳跨入FPGA市場外,後來還在2018年購併了一家結構化ASIC公司eASIC,完成從FPGA、結構化ASIC到ASIC的完整布局。

針對結構化ASIC,日前英特爾發表新一代產品eASIC N5X。該款晶片具備與Intel FPGA相容的處理器硬核,因此FPGA用戶原本為FPGA開發的應用軟體,可以很輕鬆地遷移到eASIC N5X上,至於在客戶客製化的邏輯閘設計方面,eASIC團隊也可協助客戶將原本放在FPGA上的設計遷移到eASIC上,讓客戶不用承擔ASIC等級的一次性工程成本(NRE),也能享有較接近ASIC的成本、效能及功耗優勢。但相對的,客戶將其設計遷移至eASIC之後,也會失去FPGA原有的彈性優勢,因此也不是每個FPGA用戶都需要將其設計遷移到eASIC。

N5X將採用16奈米製程生產,最高可提供相當於8,000萬個ASIC邏輯閘的容量,並內建頻寬32Gbps的訊號收發器,以及四個Cortex-A53硬核處理器。

至於在BSP方面,英特爾原先提供的加速堆疊(Acceleration Stack)支援套件,是為了加快Intel Xeon處理器與FPGA協同運算系統的應用開發速度,因此在硬體設計的自由度上面有比較多限制。經過一段時間運作後,英特爾認為解禁的時機已經比過去成熟,因此在第二代支援套件Open FPGA Stack(OFS)上,將讓客戶對硬體進行更多客製化。

更具體來說,在第一代套件上,FPGA的Shell(FIM)仍是封閉的,只有更上層的驅動(OPAE)是開放原始碼,允許開發者自行修改,這使得開發者很難對FIM進行客製化,以支援不同的開發板。但OFS將允許開發者對FIM進行客製化修改,以支援各種開發板。這會使FPGA應用的開發變得更有彈性,速度也更快。此外,同樣基於OFS的設計是可以互相移植的,開發者的投資報酬率將因而大幅提高。

不過,林士元也指出,在硬體設計解禁初期,英特爾必然要投入更多資源,去支援開發者實現其客製化設計,故OFS不會立刻開放給所有的FPGA用戶。希望在下一個專案導入OFS的開發者,需與英特爾聯繫,取得參與Early Access計畫的資格。此計畫將於2021年展開。

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