橫跨邊緣、網路與雲端運算，英特爾揭露2018 FPGA應用新布局

關於企業資料中心運算平臺的採用，未來走向「合久必分」的態勢，以已經越來越明確。因為，長期以來，都是CPU的應用當道，而且是持續由英特爾Xeon系列處理器領軍的局面，然而，隨著雲端服務、大數據，以至當前最熱門的人工智慧，原本被歸類在加速運算領域的技術，例如GPU（Graphics Processing Unit）、FPGA（Field-Programmable Gate Arrays），也趁勢崛起，受到各界的熱烈關注。

為了爭奪這樣的新興應用市場，各大處理器廠商也都投入許多資源自行發展，或是透過併購的方式來取得相關技術。就以英特爾為例，2012年推出了協同處理器Xeon Phi，希望以此與Nvidia的GPU競爭；接著，他們在2015年併購了Altera，而跨入FPGA的運算技術；到了2016年，英特爾買下Nervana、Movidius，而能支援類神經網路與電腦視覺運算等深度學習應用。

時至今日，FPGA愈發受到英特爾重視，無論是他們今年主打的「以資料為中心的基礎架構（Data Centric Infrastructure）」或是加速技術系列的產品藍圖當中，FPGA都位居相當關鍵的戰略位置。而在本週於臺北舉行的英特爾FPGA技術大會（IFTD），他們介紹了該公司FPGA產品的最新發展，並探討多種技術應用議題，像是人工智慧、工業4.0、省電、加速平臺、視覺運算、低成本產品、資料中心，英特爾可程式化解決方案事業群亞太區總經理暨業務總監Ro Chawla也出席這場活動，針對FPGA這類可程式化解決方案，提出當前與未來的發展前景。

FPGA可支援多種用途，前景看好，是英特爾走向異構運算架構的重點技術

在英特爾的眼裡，FPGA應用範疇相當廣泛，可同時涵蓋資料中心、網路功能虛擬化（NFV）、嵌入式系統、5G寬頻無線網路，在部署架構上，支援單機設備、網路基礎架構，到邊緣運算、雲端服務的使用。同時，FPGA本身也能自成體系，與雲端服務和資料中心、記憶體儲存、連網設備等三大平臺分庭抗禮。

不過，FPGA的商機究竟有多大？根據他們的預估，FPGA的市場規模到了2022年，將達到75億美元；若是從加速運算處理器的角度來看，也就是將FPGA、GPU、ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）等合為一體來看，2021年的市場規模會是200億美元。

因此，英特爾目前除了繼續發展CPU，也藉由併購Altera，開始推動FPGA這種可支援多用途的加速運算技術；到了今年7月，他們宣布買下eASIC公司，將其納入該公司的可程式化解決方案事業群（Programmable Solution Group），正式踏進結構化ASIC（Structured ASIC）晶片的市場，而能發展專屬的加速運算技術，也就是ASIC、ASSP（Application-Specific Standard Parts ）──而在這樣的運算架構之下，他們可運用這種介於FPGA與ASIC的技術，提供近於標準電路單元型ASIC晶片的效能與電源效率，卻能夠更快被設計出來，而且，所需要的ASIC單次工程成本並不多。

而在這樣的態勢之下，對於可程式化的應用而，如今形成了CPU、FPGA、ASIC/ASSP三足鼎立的局面。

面對種種市場的競爭，Ro Chawla認為英特爾FPGA的優勢在於，對於矽科技的掌握、相關軟體的研發、足以因應市場需求的解決方案、全球化的客戶支援，因此，能夠基於底層硬體的矽晶圓與板卡、軟體設計流程、合作夥伴生態系，一路發展出多樣的解決方案，對應雲端服務、企業應用、網路傳輸、邊緣運算與嵌入式系統的需求。

若就當前的產品線而言，英特爾FPGA包含了Stratix系列、Arria系列、Cyclone系列、MAX系列，而在這次舉行的FPGA技術大會當中，他們還特別介紹了先前較少提及的Enpiriron Power Solutions──這是Altera在2013年併購Enpirion公司之後所取得的，而現在英特爾透過這樣的技術，以PowerSoC的系統整合單晶片，來因應FPGA、CPU、ASIC等半導體設備的電力轉換設計難題。

基於英特爾Arria 10 GX的可程式化加速卡，首度在臺公開亮相

針對企業資料中心環境的伺服器加速應用需求，Ro Chawla也談到英特爾FPGA的最新進展。在架構的配置上，企業可以在既有基於Xeon處理器平臺而成的伺服器，搭配中階的Arria 10 系列或是高階的Stratix 10系列，可支援兩種加速──基礎架構層（網路、儲存、安全），以及平行應用層（AI推論、視訊轉碼、資料庫系統、搜尋），將這些存取作業卸載到FPGA來執行，以減輕伺服器運算的負擔。

而就實際產品而言，英特爾也在去年10月推出了一套可程式化加速卡（Programmable Acceleration Card，PAC），全名為Intel Programmable Acceleration Card with Intel Arria 10 GX FPGA，顧名思義，當中採用了Intel Arria 10 GX的FPGA晶片。

當時率先表示搭配這套解決方案的廠商是Dell EMC，最初可支援相關配置的伺服器機型是R640和R740，今年上半增加了R740xd，以及富士通（Fujitsu）Primergy RX2540 M4，而在本週的FPGA技術大會上，英特爾在介紹加速平臺與解決方案的專場演講當中，我們看到Dell EMC R840和R940xa等機型，也列入支援範圍，同時，也預告雲達（QCT）、浪潮（Inspur）等更多伺服器廠商，也將加入搭配PAC的行列。不過，值得注意的是，在英特爾FPGA的專屬網頁Intel FPGA Acceleration Hub當中，前幾天竟悄悄加入了HPE。

在整體解決方案的提供上，PAC可用於6大雲端服務業者與企業看重的創新應用領域，像是資料分析、人工智慧、財務金融、視訊處理、網路安全、基因體學，而在8月初舉行的Data Centric Innovation Summit，英特爾副總裁暨可程式化解決方案事業群總經理Dan McNamara也強調，他們的策略是透過PAC搭配完整的軟體加速堆疊架構，並且已經號召30家相關的廠商，藉由這些業者開發的軟體智慧財產權程式庫，來建構新的生態系，並期盼1年後能夠將合作夥伴數量提升1倍。

展望FPGA未來的發展方向，英特爾針對5G、網路功能虛擬化（NFV）、邊緣運算，以及人工智慧在資料中心端與邊緣端的執行需求，提出各自的應用場景，並且期望能夠支援當中的每一個環節。