回顧2012年，整個通信行業(yè)都在期待4G浪潮的來臨，4G時代曾提出連接全球50億個物品，而5G時代更要構(gòu)建1000億海量連接世界，5G物聯(lián)網(wǎng)云還將與云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合，使得整個社會充分智能化，將人類帶到一個數(shù)字化的世界。
在數(shù)字化的聯(lián)網(wǎng)世界里，數(shù)據(jù)也將呈現(xiàn)指數(shù)型增長。有資料顯示，到2020年，平均每位互聯(lián)網(wǎng)用戶每天將會產(chǎn)生1.5GB數(shù)據(jù)流量，自動駕駛汽車每天將會產(chǎn)生4TB數(shù)據(jù)流量，聯(lián)網(wǎng)飛機每天將會產(chǎn)生5TB數(shù)據(jù)流量，智能工廠每天將會產(chǎn)生1PB數(shù)據(jù)流量，云視頻提供商每天將會生成750PB視頻類的數(shù)據(jù)流量。(1PB=1024TB)
目前，全世界有80億個終端聯(lián)網(wǎng)，到2020年將會有500億個終端聯(lián)網(wǎng)，與此同時，未來聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將會需要更寬的帶寬。
據(jù)思科預(yù)測，到2020年，聯(lián)網(wǎng)IP流量將會達(dá)到2300EB(1EB=1024PB)。這時，數(shù)據(jù)中心會與終端連接，形成一個良性循環(huán)，而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將會加速這一循環(huán)，使得網(wǎng)絡(luò)將必須在更高的速度上處理更多數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心也需要做更復(fù)雜的計算，處理更大的數(shù)據(jù)級，嵌入式終端和設(shè)備也要做很多本地計算。另外，數(shù)據(jù)中心還需要應(yīng)對更多具有挑戰(zhàn)性的負(fù)載，例如大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)，這又將會在整個循環(huán)中產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)瓶頸和計算熱點，這些均使得CPU無法單獨應(yīng)對。
那么面對上述問題人類又該如何應(yīng)對呢？正是為了解決這些問題，才有了FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列）的應(yīng)運而生。近日，“英特爾精尖制造日”在北京舉辦。在英特爾可編程解決方案事業(yè)部媒體見面會上，可編程解決方案事業(yè)部副總裁兼客戶體驗事業(yè)部總經(jīng)理Rina Raman女士通過一系列數(shù)據(jù)及真實案例，分享了英特爾FPGA取得的成就。
FPGA的優(yōu)勢在于，利用FPGA系統(tǒng)設(shè)計不會被鎖定，開發(fā)時間大大縮短，相比一些專用硬件來說也更具靈活性。Rina Raman介紹說，目前英特爾FPGA針對目前應(yīng)用最早、轉(zhuǎn)型最厲害的六個全球市場，即5G無線通訊、雷達(dá)、航天、網(wǎng)絡(luò)、云計算、智慧城市和無人駕駛車輛。無論哪個市場，實際上它們都面臨著同樣的挑戰(zhàn)，就是連接的數(shù)量以及計算的復(fù)雜度都在不斷地增長。
以5G為例，目前整個行業(yè)都在朝著5G通訊時代邁進，5G時代構(gòu)建的海量連接世界將需要更大的帶寬，更復(fù)雜的數(shù)字信號處理能力。但是目前5G的標(biāo)準(zhǔn)并沒有最終確定，所以我們無從得知5G把消費者和物聯(lián)網(wǎng)的終端連接到云以后會出現(xiàn)怎樣的用力。Rina Raman談到，目前英特爾處在一個非常獨特的位置，能夠幫助客戶應(yīng)對5G所帶來的挑戰(zhàn)，如固定功能和軟件、硬件、可編程的終端，還有端到端的解決方案，在整個良性循環(huán)中的每一節(jié)點，都需要一個成熟的解決方案。針對5G網(wǎng)絡(luò)，英特爾FPGA可加速MIMO天線的計算和基帶的信號處理、安全，還有其它一些可能會制約發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)功能。
除了直接采用FPGA的產(chǎn)品，CPU+FPGA架構(gòu)也是業(yè)界用得非常多的一種搭配。英特爾CPU+FPGA就能取代這些專有架構(gòu)，并提供本地計算、連接和分析的能力，只需要通過加速幾個關(guān)鍵的功能就能實現(xiàn)。
值得一提的是，用戶可以將眾多數(shù)據(jù)孤島放到一個單一的英特爾架構(gòu)上，搭配FPGA環(huán)境以及5G網(wǎng)絡(luò)。這樣可以大幅降低開發(fā)成本以及錯誤率，同時具備數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)的能力，由此便可以全面了解網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)究竟可以帶給客戶什么，從而幫助客戶做出更加明智的決定。
FPGA對異構(gòu)計算及架構(gòu)來說無疑是至關(guān)重要的。我們可以將FPGA想象成一種先進的多功能加速器，一方面為編程帶來最大的靈活性，支持高度差異化產(chǎn)品；另一方面還可以在現(xiàn)場進行重新配置，虛擬加速任何數(shù)字的算法，且支持并行運算。因此FPGA特別適合未來計算的世界，更重要的是其性能從吞吐量、實施的速度和能耗的角度來說，都比CPU或GPU優(yōu)異十倍。
FPGA在異構(gòu)計算中具體有兩種加速形式，即旁路加速和內(nèi)建加速。旁路加速可以將重度計算功能轉(zhuǎn)移到FPGA上，從而釋放處理器去處理其他功能；而如果時延比較重要，則可以進行內(nèi)建加速，從而通過FPGA的多功能性帶來更好的網(wǎng)絡(luò)存儲和計算的加速。另外，英特爾FPGA產(chǎn)品在數(shù)據(jù)庫加速、基因測序、存儲及云端已經(jīng)有具體的應(yīng)用，并且達(dá)到了很好的效果。
Altera并入英特爾并成為英特爾PSG事業(yè)部，獲得了英特爾領(lǐng)先業(yè)界三年的制程技術(shù)，并帶來更大的容量和更快的速度。據(jù)悉，最新的STRATIX10高端芯片已經(jīng)有樣片，ARRIA10產(chǎn)品也在全面生產(chǎn)，而CYCLONE10和MAX10已經(jīng)可以大量出貨。
下一代基于英特爾10nm制程的新FPGA產(chǎn)品——FalconMesa，使用英特爾10nm制程及世界最先進的FINFET技術(shù)，也是第二代使用HyperFlex和基于EMIB異構(gòu)SIP(EMIB是英特爾的接口規(guī)范)的產(chǎn)品。新產(chǎn)品會支持下一代HBM，轉(zhuǎn)換速率達(dá)112Gbps，還支持PCIe 4x16，從而可以支持16TB的大帶寬。
