当FPGA遇上数据加速卡

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日前,基于现场可编程门阵列(FPGA)的数据加速器件和高性能嵌入式FPGA(eFPGA)半导体知识产权(IP)领导性企业Achronix半导体公司,与Molex旗下的一家领先企业级FPGA加速器产品供应商BittWare在北京举行新产品发布会,联合宣布推出一类全新的、面向高性能计算和数据加速应用的FPGA加速卡。

Achronix公司市场营销副总裁Steve Mensor、亚太区总经理罗炜亮,以及Molex公司副总裁、Sam Bichara莅临会议现场,介绍了这些全新的、突破性产品,以及双方在中国市场的最新进展和策略,并接受了媒体的采访。他们表示,新推出的VectorPath™ S7t-VG6加速卡搭载了Achronix采用7nm工艺打造的Speedster®7tAC7t1500独立FPGA芯片,在同类PCIe FPGA加速卡中提供了目前业界最高性能的接口,包括1x400GbE和2x100GbE接口,以及总带宽为4Tbps的8组GDDR6的板上存储器,使该加速卡成为高带宽数据加速应用的理想选择。

数据加速应用市场爆发式增长

Steve Mensor说,在对硬件加速器的超级增长预测中FPGA一马当先。2018–2023年的全球市场预测表明,在规模为212亿美元的数据中心加速器市场(CPU、GPU、FPGA和ASIC)中,数据中心加速器市场将从2018年的28.4亿美元增长到2023年的211.9亿美元,年复合增长率(CAGR)为49.47%,预测期内,FPGA预计将是年复合增长率最高的细分市场,该增长将由企业级工作负载加速应用对FPGA越来越多的采用而驱动。


数据中心加速器中的FPGA

Sam Bichara接着说,推动对数据加速器需求的正是多样化的工作负载。工作负载案例表明,FPGA是性能更高、功耗最低的加速器。对PCIe 加速卡的市场需求体现在以下两个方面:一是正在来临的加速卡时代,包括针对机器学习训练应用(nVidia and AMD)的GP-GPU,针对Microsoft Catapult 与 Brainwave、Amazon F1 Instance、和目前正在付运FPGA PCIe板卡的服务器供应商的FPGA;二是随着新技术沿着“采用曲线”移动,消费使用模式在发生变化,超大规模厂商(Hyperscaler)已经实施了“FPGA芯片级”设计,大多数二类规模厂商还没有足够的规模经济或者内部资源来支持实施芯片级设计,这些客户正在寻求现成可用的板级或者系统级解决方案。
 

FPGA 是性能更高、功耗最低的加速器

让我们来看看数据中心系统和业务要求,在效率方面,需要通过加速器提升现有系统的性能和能效,而对于许多应用来说,FPGA比GPU/CPU有更高的性能/功耗比;在快速反应方面,为应对新的市场机会和竞争威胁,需要使用 可编程的加速器,适合使用基于FPGA的可重配置硬件;实现灵活运营需要在同一个异构平台上装载和扩展多种应用,可使用基于通用FPGA的PCIe加速卡;在可选部署方面,可在整个边缘或者云基础架构上对工作负载进行分割,采用标准PCIe接口从1块加速卡扩展到n块加速卡;为了快速上市,快速部署新应用,同时将总拥有成本降至最低,利用即刻可用的加速卡,在BittWare的支持下,可从1块加速卡扩展到上千块加速卡。

独特而强大的合作


Achronix公司市场营销副总裁Steve Mensor

Steve Mensor继续说,在今年5月成功推出采用7nm工艺的、面向高带宽数据加速应用和人工智能/机器学习应用的Speedster7t独立FPGA芯片之后,Achronix携手业内领先的FPGA加速产品开发商BittWare基于该芯片开发出了VectorPath S7t-VG6加速卡。这款基于Speedster7t器件的PCIe接口FPGA加速卡可提供业内最高的性能,为新一代网络与数据中心、先进存储技术、5G、人工智能/机器学习和自动驾驶等等行业的创新提供全新的硬件支撑。业界领先的FPGA加速卡的推出,也意味着Achronix的Speedster7t系列FPGA芯片的各种创新与高性能得到了行业的认同与肯定。
那么为什么BittWare会选择Speedster7t独立FPGA芯片呢?是因为其具有独特的功能,全新的Speedster7t系列FPGA芯片可以满足人工智能/机器学习(AI/ML)和高带宽数据加速应用日益增长的需求。Achronix的Speedster7t系列基于一种高度优化的全新架构,搭载了一个革命性的全新二维片上网络(2D NoC),以及一个高密度全新机器学习处理器模块阵列。以其所具有的如同ASIC一样的性能、可简化设计的FPGA灵活性和增强功能,从而远远超越了传统的FPGA解决方案。


Molex公司副总裁、Sam Bichara

Sam Bichara说,Achronix 与BittWare 的成功组合是一种独特而强大的合作,可以实现1+1大于2的效果。Achronix拥有开发高端FPGA产品及领先同侪的设计工具,也是唯一提供高端独立FPGA芯片和嵌入式FPGA(eFPGA)硅知识产权(IP)技术的FPGA供应商,其Speedster7t 系列FPGA 芯片为高带宽和人工智能/机器学习(AI/ML)提供业界最高的性能。而BittWare是 Molex集团公司的一员,30年来一直以成功设计和部署FPGA加速器产品而声名卓著,它是唯一能够在关键应用的批量市场中适应不同FPGA原厂的供应商,可满足企业级用户在其大批量关键应用中部署FPGA加速器时的认证、验证、全生命周期管理和支持需求。
Steve Mensor也表示,能与基于FPGA的PCIe板卡市场的领先企业BittWare合作,因为他们在基于FPGA的PCIe板卡和解决方案的设计、制造和支持方面具有深厚专业知识,可为客户提供一个世界级的平台,支持他们去加快开发和部署一系列激动人心的、全新的计算任务。
我们欣喜地看到,双方的合作充分利用了BittWare和Achronix的优势,客户将因此获得巨大的、开箱即用的优势,并且可以利用Speedster7t FPGA芯片的各种先进功能。

打造高性能和高带宽数据应用


VectorPath加速卡

据介绍,VectorPath S7T-VG6加速卡的硬件功能包括:400GbE QSFP-DD和100GbE QSFP56接口;8组GDDR6存储器可提供4 Tbps的总带宽;1组带有错误检查和纠正(ECC)功能的、运行频率为2666MHz的DDR4存储器;符合PCIe的要求并获得了认证;Speedster7t FPGA芯片集成了带宽为20 Tbps的二维片上网络(NoC);692K的6输入查找表(LUT);40K Int8 MAC提供高于80 TOps的算力;以及用于连接扩展卡的4通道PCIe Gen 4连接器。
VectorPath加速卡包括一整套Achronix的ACE开发工具,以及BittWare的基板管理控制器和开发工具包,其中包括API、PCIe驱动程序、诊断自测和应用示例设计,以提供快速的、开箱即用的体验。专为原型设计和大批量生产应用而设计的VectorPath S7t-VG6加速卡使设计人员能够处理极大量的数据,这是前几代FPGA无法做到的。
Steve Mensor自信地说,VectorPath加速卡提供了一个使用Achronix全新Speedster7t FPGA芯片来快速开发人工智能/机器学习(AI / ML)、网络和数据加速应用的平台。
他说,在今年早些时候推出的Speedster7t FPGA系列芯片为高带宽数据加速应用提供了全新的性能和适应性。它具有革命性的2D片上网络(NoC),其带宽容量超过20 Tbps,可将数据从高速接口移动到FPGA逻辑架构,或跨越FPGA逻辑架构进行数据移动。该2D NoC通过在每个方向上为每个NoC行和列提供256位的单向总线和总计512 Gbps的带宽,从而缓解了数据瓶颈。NoC的主要接口是行业标准的AXI通道。在ACE 8.0设计软件中,现已提供对Speedster7t AC7t1500器件的初始软件支持。


Speedster7t 2D 片上网络(NoC)

此外,Speedster7t NoC采用了一种新的设计范式,它不同于传统 FPGA 设计,而是软件友好的硬件,支持FPGA IP 生态系统。其硅知识产权(IP)的种类包括RTL和生成RTL的编译器。FPGA IP 生态系统公司可以更方便地设计加速器,而回避将IP连接到FPGA接口的困难。2D NoC为IP生态系统公司消除了的困难,因为2D NoC负责包括高速接口和存储器的所有工作,使 FPGA 成为软件友好的硬件。

从实验室到数据中心闪移

基于VectorPath加速卡,BittWare开发出了Terabox™,它是一系列已经获得认证的服务器平台,带有最新的FPGA加速器,使客户能够去更快地完成开发与部署,同时降低风险和成本。现在,用户开发一个项目从未如此简单。只需启动应用的概念验证,而不必去准备额外的、宝贵的开发资源,一站式模式可满足所有开发需求。
据Sam Bichara介绍,Terabox服务器根据客户选择BittWare FPGA加速器的数量进行配置,已预装操作系统和FPGA开发工具。BittWare FPGA硬件器件驱动器、诊断功能和工具包皆已完备可运行。而且,同一份综合性质保书覆盖服务器配件和FPGA加速卡,可按需提供技术支持和设计服务。未来实现快速部署,将从实验室到市场的转换成本降至最低,Terabox服务器都可以面向关键性应用实现即刻部署。BittWare的FPGA BMC支持管理员去远程对FPGA单元进行编程/检测/管理。BittWare还可以处理定制品牌和认证测试,让服务器根据基于客户主机的应用进行配置,提供点击就得的授权模式,同时可以提供FPGA bitstream可执行项在闪存上的预装,以便在开机时实现自动运行。另外,BittWare还可以处理全球供应链、生产和物流,可以选择通过DELL EMC和HPE OEM 计划采购Terabox服务器,也可按需提供定制的、不同级别的服务。


TeraBox服务器平台产品

帮助客户降低方案成本

Achronix 和BittWare 认识到必须为不同客户的不同批量提供灵活的成本模式,以满足其特定的价格要求,例如,大学计划的经济指标与超大型数据处理厂商不同。而对于大批量需求,BittWare可以根据客户的功能要求重新设计和打造加速卡,定制板卡设计,以优化成本结构。当批量达到上万单品时,BittWare可以支持最终用户利用自己优选的、获得了授权的合约制造商(CEM)来制造和测试S7t-VG6 加速卡;客户在获得授权之后,甚至可以创建其自有的S7t-VG6加速卡品种,并从 BittWare拥有的、30来积累的专业技术和IP中获益。
我们看到,专门定制的关键差异化功能可以满足多样化市场应用的需求,并提供不同的选配方案以扩展其功能,而Achronix 和BittWare 携手保障将有助于客户走上量产的低风险之道。

www.achronix.com
www.BittWare.com

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