加速 AI 應用落地!看 Xilinx 如何從 Intel、NVIDIA 群強中崛起

作者 | 發布日期 2019 年 04 月 19 日 18:08 | 分類 AI 人工智慧 , 尖端科技 , 晶片 follow us in feedly

AI(人工智慧)儼然是近年全球科技產業最重要的熱門詞彙,做為生產 AI 創新核心晶片的供應商們,自然也不能放過藉助這項重要技術應用重新洗牌的機會。除了 Intel、NVIDIA、Qualcomm等晶片巨頭皆在 AI 佈下重兵,FPGA 大廠 Xilinx 同樣投入 AI 戰場,且發展勢頭強勁。



美國時間 2019 年 1 月 23 日,美國老牌晶片大廠 Xilinx 公布 2019 財年第三季(截至 2018 年 12 月 29 日為止)財報單季營收來到 8 億美元,這已是 Xilinx 連 13 季營收 YoY 成長,也讓 Xilinx 股價站上每股 106 美元,回首 2016 年底以前,Xilinx 每股在 40、50 美元徘徊。截至今日,Xilinx 股價已超過每股 130 美元。

▲ Xilinx 歷年季度營收狀況。 (Source:Xilinx)

Xilinx 被視為下一個 NVIDIA,也是在蘋果、高通、NVIDIA、AMD 等大廠之外,被台積電視為重要的 7 奈米客戶夥伴。Xilinx 如何迎來這華麗轉身?

FPGA 為何在 AI 浪潮中出線

對科技產業不陌生的人,對 Xilinx 第一印象就是 FPGA(可編程邏輯閘陣列)產品的供應商。Xilinx 與現已被 Intel 所收購的 Altera 並稱全球 FPGA 兩大翹楚。Xilinx 為何在這波 AI 浪潮中崛起,關鍵也在 FPGA。

FPGA 先天本身就具備平行運算與高度彈性可配置的能力,能靈活運用在諸多不同的垂直應用市場,像是量測、通訊基礎建設、ADAS(先進輔助駕駛系統)、資料中心加速元件與國防航太等領域。在更早之前,FPGA 甚至是被用來做為終端產品初期量產的重要元件,在逐漸大量量產之後,才會以 ASIC 或是 ASSP 所取代。

▲ FPGA與 CPU、GPU 相比,擁有低延遲的優勢。 (Source:Xilinx)

但 FPGA 先天上也有弱勢──初期開發相對不易,研發人員不易將常見的 C 語言等常見的程式語言移植到 FPGA 上,所以 FPGA 的能見度不如 CPU 或是 GPU 等來得這麼高。

不過,Xilinx 在這幾年不斷致力於開發工具的改善,再加上 FPGA 產品整合了 Arm 的 CPU 之後,進一步擴展了使用族群,讓市場大多數的 Arm 相關工程師也能接觸 Xilinx 的產品,在能見度上確實有了不少提升。

Xilinx 憑藉著 FPGA 與 NVIDIA、Intel 共同爭搶 AI 加速器市場,AI 加速器主要分為模型訓練(Training)與事件推論(Inference),自 2017 年開始發展至今,在模型訓練端雖然被 Intel 與 NVIDIA 等業者所把持,但近期卻沒有新的晶片推出,反倒是在事件推論方面有不少的著墨,這也不難想像,這個領域其實商機無窮。

出手快速、拉高規格搶占市場

包含 GPU、FPGA、ASIC、仿人腦晶片都是 AI 加速器的技術架構,GPU 陣營如 NVIDIA,FPGA 陣營則如 Intel Altera 與 Xilinx。Intel Altera 與 Xilinx 在這近半年,其實都有揭露新產品的細節,但以規格來看,Altera 仍然沿用四核的 Cortex-A53,相較於 Xilinx ACAP(Adaptive Compute Acceleration Platform)系列的雙核 A72 設計,再加上 Xilinx 在 ACAP 平臺又再搭配 AI 與 DSP 引擎,對應不同的工作負載,兩者相較之下,後者顯然有滿滿的誠意。

▲ Xilinx 推出的 ACAP 平台系統架構圖。(Source:Xilinx)

另外,Xilinx 在產品開發工具上,也不斷地持續精進,希望提升開發人員的開發速度,以進一步因應變化快速的市場。以 Versal 元件與 Vivado 開發工具為基礎,串連起硬體與軟體開人員,再搭配函式庫與 API,讓軟體應用與 AI 模型開發人員也能使用該平臺,滿足其開發需求。

▲ Xilinx 的 Versal 元件開發平台示意圖。(Source:Xilinx)

而 Xilinx 的另一利基點在於,合作夥伴台積電的 7nm 產能供應無虞,ACAP 系列中的 AI Core 與 Prime 系列,可在 2019 年下半年問世應不是太大的問題,反倒 Intel 在 10 奈米產能狀況仍然不甚明朗的情況下,新一代的 FPGA 產品能否順利送到客戶手上,恐怕仍有變數,這一來一往之間,不難想見 Xilinx 的 ACAP 在市場更具市場優勢。

在資料中心的 FPGA 應用上,Xilinx 在去年 10 月 Xilinx 推出了資料中心所需要的推論加速卡 Alveo,手牽百度、浪潮等中國網路巨擘,從 CSP(雲端服務供應商)不斷開發新型態的商業模式的情況下,自然就會產生多元的工作負載,在這樣的基礎之上,再加上 FPGA 本身就具備高度彈性配置的能力,選用 FPGA 為基礎的加速卡,自然就能為資料中心的負載配置多了不少選擇的空間,同時也能對應不同的應用場景。

總結來看,Xilinx 雖然在 16 奈米製程的產品線停留了不少的時間,但在這段期間,持續開發出因應不同市場需求的產品線,涵蓋車用、通訊建設、工業自動化、量測與國防航太等,再加上 Xilinx 推出推論加速卡,鎖定資料中心領域,Xilinx 建立起有別於 CPU 與 GPU 的特色,透過 FPGA 在廣泛的 AI 市場中走出一條自己的路。

Versal 產品組合 主要市場 重要特性
Versal AI核心 資料中心、無線 最高水準智慧引擎運算
Versal AI 邊緣 汽車、無線、廣播、A&D 緊密熱度範圍下高效智慧引擎數降至 5W
Versal AI RF 無線、A&D、有線 直接 RF 轉換器與 SD-FEC
Versal Prime 資料中心、有線 帶整合型 Shell 的基準平臺
Versal Premium 有線、測試與測量 搭載最高水準自行調適引擎的高階平臺,112G SerDes 和 600G 整合 IP
Versal HBM 資料中心、有線、測試與測量 帶 HBM 的高級平台

▲ Xilinx 推出一系列 Versal 產品組合與RoadMap。 (Source:Xilinx)


(首圖來源:Xilinx Facebook)