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

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