整理 | 宋慧
出品 | CSDN（ID：CSDNnews）
數字化，已經不再是酷炫的科技熱詞，現在我們的生產與生活都在由 IT 系統做支撐。小到“雙十一”智能分揀防爆倉和快遞驛站為包裹增加智能標簽，大到智能汽車電池能效管理和輔助自動駕駛，甚至“無人”工廠里的大量智能機械手、AI 質檢員，在這些不同領域、不同行業數字化轉型的每個細節中，都需要靈活強大的算力做支撐。
FPGA，作為專用集成電路 ASIC 領域的半定制電路，過去往往只用于高精尖核心行業的特定需求中，并不像 CPU、GPU 應用普及廣泛。不過萬物互聯的 AI 時代，FPGA 所擁有的軟硬件可編程特性，可以根據不同應用場景需求去優化，實現定制化的設計。同時，FPGA 在不斷吸收先進技術，如 AI 加速、高速互聯，這些都在為 FPGA 技術與應用迎來新的發展機遇。
作為芯片等軟硬件技術的核心廠商，英特爾舉辦了 2023 年英特爾 FPGA 技術日大會，今年的主題為：創新加速，塑造 FPGA 芯未來。英特爾聯合多家合作廠商，分享了最新 FPGA 硬件性能與產品解決方案，以及在工業嵌入式、數據中心、通信、AI 等領域的技術創新，深度展現了英特爾在加速可編程創新、推動中國行業數智化進程上的重要作用。
高端 FPGA Agilex 7 系列之后
英特爾發布 Agilex5、Agilex3 系列
覆蓋 5G 通信、邊緣等更多新興場景
作為芯片領域的巨頭，英特爾在技術日上詳細介紹了 FPGA 全系列產品矩陣的最新進展，目前英特爾總計提供了 6 款先進的全新 FPGA 產品和平臺，全面覆蓋從通信、數據中心到物聯網、汽車、工業邊緣各類場景應用需求。
英特爾全系列 FPGA 產品和平臺
Agilex 系列是英特爾 FPGA 的旗艦級產品系列。其中重磅的 Agilex 7 系列FPGA， Agilex 7 F 系列靈活性優化實現 FP16、BFLOAT16、整數模式的 DSP 靈活性；Agilex 7 I 系列互聯寬帶優化實現更高 IO 與處理器 I/F 帶寬；Agilex 7 M 系列實現最高超過 1Tbps 的內存帶寬以及強化內存 NoC 等，并且 Agilex 7 系列邏輯結構性能功耗比提升 2 倍。
由FPGA、結構化ASIC和ASIC組成的英特爾自定義邏輯組合
而全新的 Agilex 5、Agilex 3 系列則定位于更小的外形，提供超低功耗和成本效益，可廣泛應用于對功耗敏感的工業自動化、醫療、消費電子、邊緣計算等場景。這一系列產品更新，加之低功耗、成本的結構化 ASIC 和 ASIC，使英特爾 FPGA 產品矩陣在高端、中端和低端都有強有力的解決方案選擇。
Agilex 全系列硬件產品在現場展示
除了硬件性能外，軟硬件的協同調優同樣重要，因此，軟件也是實際發揮 FPGA 優勢的關鍵。英特爾推出的 Quartus 設計軟件為客戶提供了一個開放、全面的設計環境，可以支持 FPGA 的整個設計流程，與各類 EDA 工具無縫集成。Quartus 軟件以簡單易用見長，支持高抽象級別的設計輸入像 C/C++、SystemVerilog、MATLAB 和 Simulink 等，大幅簡化設計流程。Quartus 還兼容各種開放標準和 IP 核，并使用圖形化設計方法，自動處理底層細節，使 FPGA 設計進門檻大幅降低，用戶可以快速上手高效完成設計。此外，Quartus 以 IP 為中心，將 AI、C++ 轉換為 RTL，RISC-V，Arm 工具套件，與英特爾至強 CPU 實現全棧連接，大幅提升產品上市時間。
Quartus 通過硬件性能調優、UI 等優化，提升 FPGA 軟件設計工具易用性
Quartus 軟件的簡單易用加上強大功能，讓開發團隊能夠高效完成可編程芯片的設計創新。會上英特爾提出了對于 Quartus 的愿景，針對 HML 全系列 FPGA 優化的軟件設計，打造卓越的 FPGA 設計工具，強化每瓦性能，縮短編譯時間，擁有內存優勢，不斷突破易用性極限，通過社區支持、無縫安裝，一鍵式使用模型。我們能看到，通過強大的 FPGA 硬件性能，加之在軟件生態的調優和提供簡單靈活開發工具平臺，英特爾在 FPGA 領域一直在探索發展，這也將是讓 FPGA 技術加速開發創新的核心與關鍵。
FPGA 的新機遇
以邊緣實時加速，成為 AI 創新關鍵力量
今年最火的技術方向，就是人工智能技術正在快速嵌入到各行各業，釋放巨大應用潛力。而 AI 應用場景的持續增加、產品要求更加復雜多樣、處理海量數據和復雜算法對計算性能提出了更高要求。如在云端大批量處理 DL/ML 訓練，網絡中深度數據包檢測、波束成形、擁塞控制；在醫療、工業、自動運輸行業進行邊緣計算，提供實時的推理能力等。FPGA 憑借其軟硬件靈活可編程的特性，除了在數據中心的異構多元算力架構里提供加速能力之外，英特爾 FPGA 更廣闊的新機遇是能為邊緣到云提供基于 FPGA 的 AI 可拓展性、易用方案，為邊緣側的數據提供實時處理與加速，而這可能會成為 AI 加速的關鍵力量。
英特爾 FPGA 為邊緣到云全線增強 AI 可擴展性
英特爾公司的 FPGA 軟件棧包括高級設計輸入和應用堆棧、集成行業標準軟件棧、Intel P4 授權 AI 套件、DSP Builder、Intel FPGA AI 套件和 Intel P4 套件等。這些使英特爾 FPGA 擁有完整的 AI 軟硬件解決方案棧，可以幫助用戶在 AI 訓練、推理以及大數據處理等環節加速開發。
現場展示 PIB 傳感器融合
除了大熱的 AI 場景，此次技術日的技術論壇中，英特爾還分享了 FPGA 在工業互聯網等領域的技術創新與解決方案。在工業環境下，成千上萬的傳感器和執行機構需要實時連接和控制，對網絡的時延敏感性非常高。英特爾 FPGA 支持的時間敏感網絡(TSN)技術可以提供確定性的超低延遲，滿足工業對網絡的苛刻需求。它還提供了無線通信和安全加密的完整解決方案，使工業系統更加智能、安全。另外，FPGA 憑借其在高速數據處理和實時預測方面的優勢，也可廣泛應用于工業大數據分析、視頻監控、AI 質檢等場景，助力工廠實現智能制造。
另外，在通信領域，5G 正快速構建新型基礎設施。而 FPGA 憑借其設計靈活性正成為 5G 基站的理想選擇。英特爾 FPGA 能夠實現基帶處理單元、RF 前端和基站管理的一體化設計。相比于其他解決方案，這不僅降低了部署復雜度，也使系統更加靈活，可以按需配置不同的無線接入技術。同時，英特爾 FPGA 還能提供恒定的無線電參數控制，確保信號品質。
英特爾 FPGA 中國技術日現場，交流 FPGA 實踐方案
英特爾 FPGA 中國技術日的內容還有非常多，可以看到，數字化轉型浪潮下，FPGA 這一可編程芯片平臺正發揮著越來越重要的作用，其軟硬件的開放、靈活和易用性，也讓 FPGA 成為實現加速創新的更優選擇。作為軟硬件核心技術廠商，英特爾不斷優化自己的 FPGA 軟硬件技術，同時也和各種主流設計工具無縫集成，與軟硬件、通信、細分行業方案等各方技術合作廠商共同探索開放創新的 FPGA 技術生態，最終降低采用 FPGA 的門檻，釋放 FPGA 最大的應用潛力。而 FPGA 的技術與方案，也值得各領域與行業的開發者重點關注，掌握核心技術的最新進展，加速開發，共享技術紅利。
