數(shù)據(jù) 中心加速器的芯片年增50%，F(xiàn)PGA及加速卡增長(zhǎng)最快

　　魯?冰?（《電子產(chǎn)品世界》，北京?100036）

　　摘?要：對(duì)于數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算等需要計(jì)算加速的領(lǐng)域，整個(gè)硬件加速市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)，CPU已經(jīng)趕不上性能的需求，FPGA是一種高效選擇。除了極少數(shù)超大數(shù)據(jù)中心有能力和用量可支撐自己建立FPGA團(tuán)隊(duì)，包括硬件團(tuán)隊(duì)去開(kāi)發(fā)加速卡以外，絕大部分的Tier 2或Tier 3需要去外部采購(gòu)加速卡，包括相應(yīng)的底層軟件。因此，FPGA廠(chǎng)商紛紛推出FPGA加速卡，例如Achronix和BittWare聯(lián)手推出了采用Speedster7t獨(dú)立FPGA芯片的VectorPath加速卡，不僅性能高，還可以快速部署，簡(jiǎn)單易用。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；加速器；FPGA；加速卡

　　數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的加速芯片主要包括CPU、GPU、FPGA和ASIC等。據(jù)Semico Research于2019年5月的預(yù)測(cè)，從2018年到2023年的5年間，數(shù)據(jù)中心加速器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從28.4億美元增長(zhǎng)211.9億美元，年均增長(zhǎng)率為49.47%。其中，F(xiàn)PGA預(yù)計(jì)將是年均增長(zhǎng)率最高的細(xì)分市場(chǎng)（如圖1），該增長(zhǎng)將由企業(yè)級(jí)工作負(fù)載加速應(yīng)用驅(qū)動(dòng)。

　　數(shù)據(jù)加速可以分成計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)三大類(lèi)。有一部分是GPU可以做的，但是另外很大一部分更適合于用FPGA來(lái)做加速。

　　業(yè)界公認(rèn)的性能對(duì)比顯示，相比于傳統(tǒng)CPU，F(xiàn)PGA提升的性能是10~100倍，倍數(shù)變化主要來(lái)自不同的應(yīng)用。不僅如此，在提高性能的同時(shí)，F(xiàn)PGA的功耗也會(huì)大幅降低。

　　從市場(chǎng)上來(lái)看，這幾年FPGA加速卡的應(yīng)用越來(lái)越多。從圖2右可以看出，F(xiàn)PGA加速卡和服務(wù)器是新的技術(shù)，目前正處于上升期。

　　業(yè)界的Tier 1（一級(jí)供應(yīng)商）客戶(hù)，諸如亞馬遜和微軟的數(shù)據(jù)中心在2016—2017年就已經(jīng)把FPGA加速方案用到他們的數(shù)據(jù)中心。只不過(guò)因?yàn)樗麄兪荰ier1，工程師資源和軟件都有雄厚的實(shí)力，所以可以把芯片直接做進(jìn)服務(wù)器主板里，即嵌入到他們的硬件系統(tǒng)中。但是對(duì)于很多Tier 2（二級(jí)供應(yīng)商）和Tier 3（三級(jí)供應(yīng)商）的OEM（原廠(chǎng)），或一些小型的數(shù)據(jù)中心及純做軟件的客戶(hù)，并不具備這樣雄厚的工程資源，所以可以通過(guò)采購(gòu)基于標(biāo)準(zhǔn)的PCIe接口的FPGA加速卡，快速地部署到其業(yè)務(wù)和應(yīng)用中。

　　數(shù)據(jù)中心部署FPGA加速方案有很多好處。①效率方面，F(xiàn)PGA相對(duì)于GPU和CPU有更高的能效比。②FPGA可以根據(jù)客戶(hù)的特殊需求重新配置。③FPGA加速卡可以快速部署，使客戶(hù)的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用快速地推向市場(chǎng)，而無(wú)需把更多的精力和資源放在底層的開(kāi)發(fā)上。④對(duì)于超大規(guī)模廠(chǎng)商，也可以迅速做大規(guī)模的部署。

　　為此，三大FPGA廠(chǎng)商都相繼推出了FPGA加速卡。例如FPGA的后起之秀Achronix，近日與Molex旗下的一家領(lǐng)先企業(yè)級(jí)FPGA加速器產(chǎn)品供應(yīng)商BittWare聯(lián)合宣布：推出面向高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)加速應(yīng)用的FPGA加速卡。新推出的VectorPath S7t-VG6加速卡搭載了Achronix采用7 nm工藝打造的Speedster7tAC7t1500獨(dú)立FPGA芯片，在同類(lèi)PCIe FPGA加速卡中，提供了業(yè)界更高性能的接口，包括1x400GbE和2x100GbE接口，以及總帶寬為4 Tbps的8組GDDR6的板上存儲(chǔ)器，使該加速卡成為高帶寬數(shù)據(jù)加速應(yīng)用的理想選擇。

　　本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第12期第5頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。