这家美国芯片公司,选择在中国首发可用于自动驾驶的全新FPGA芯片

来源:智汇工业

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关键词:芯片 智能网联

    芯片,是最近的热门话题,我们要关注的不仅仅是手机芯片,也要关注汽车芯片,更何况智能网联汽车业需要大量的芯片,其中,最重要的就是自动驾驶计算平台需要用到的芯片。

    北京时间5月21日,总部位于美国加州圣克拉拉市的半导体公司Achronix,在中国深圳举办交流会,宣布推出全新的7nm FinFETSpeedster7t系列产品,该产品可以满足人工智能/机器学习(AI/ML)和高带宽数据加速应用的需求。

    人工智能和机器学习的一大应用就是自动驾驶,领头羊Waymo采用的是英特尔CPU+Altera FPGA的方案来解决自动驾驶所需要的数据融合和算法处理,因为PFGA作为硬件加速器,可以作为GPU的有效补充,应用为汽车主控芯片。

    据Achronix总裁兼首席执行官RobertBlake介绍,Speedster7t系列基于一种高度优化的全新架构,从而获得有类似ASIC一样的性能、可简化设计的FPGA灵活性和增强功能,会远高于传统的FPGA解决方案。

    在中国自动驾驶领域,也有部分的公司采用了FPGA的方案,配合CPU或者GPU,搭建自己的解决方案,Achronix新推出的7nm FPGA系列产品Speedster7t,提供了Altera、Xilinx之外的多一种选择,也给国内FPGA厂商压力。

    1、FPGA在自动驾驶的应用

    智能网联汽车对计算的要求在不断提高,尤其是自动驾驶技术在面临多传感器数据融合处理的问题,传统的汽车MCU的算力是满足不了要求了,GPU、FPGA、ASIC等AI芯片就开始进入汽车市场。

    正如前面所言,自动驾驶领域的全球领头羊Waymo,也是采用CPU+FPGA的方案,其计算平台采用了英特尔Xeon 12核以上CPU,搭配了Altera的Arria系列FPGA芯片,并且采用英飞凌的Aurix系列MCU作为CAN或FleRay网络的通信连接。

    在中信证券许英博的研究报告认为,在汽车主控芯片领域,GPU 仍将保持通用汽车主控芯片的主流地位, FPGA作为有效补充, ASIC 将成终极方向。

    目前,人工智能及智能驾驶算法尚未定型,GPU作为通用加速器,预计仍将在相当长一段时间内保持其汽车主控芯片的主流地位; FPGA 作为硬件加速器, 料将成为 GPU 的有效补充;将来如果全部或部分智能驾驶算法得以固化, ASIC 将成为最优性价比的终极选择。

    下面是GPU、FPGA和ASIC各个芯片的一些特点:

    GPU:通用性强、速度快、效率高。适合用在深度学习训练方面,但是性能功耗比较低;

    FPGA:具有低能耗、高性能以及可编程等特性。相对于 CPU 与 GPU 有明显的性能或者能耗优势,但对使用者要求高;

    ASIC:可以更有针对性地进行硬件层次的优化,从而获得更好的性能、功耗比。弊端在于ASIC 芯片的设计和制造需要大量的资金、较长的研发周期和工程周期,而且深度学习算法仍在快速发展,若深度学习算法发生大的变化,FPGA 能很快改变架构,适应最新的变化,ASIC 类芯片一旦定制则难于进行修改。

    但就现阶段而言,FPGA让自动驾驶开发更具灵活性当前处于自动驾驶发展的“试错”阶段,算法的更新迭代周期非常短,这给FPGA更多的市场机会。根据市场调研公司Semico Research的预测,人工智能应用中FPGA的市场规模,将会在未来4年增长3倍,达到52亿美元。

    2、7nm的Speedster7t

    除了采用7nm FinFET工艺制造(7nm真的很贵!),Speedster7t系列产品的优势在于全新的架构,以平衡片上处理、互连和外部输入输出接口(I/O),以实现数据密集型应用吞吐量的最大化,这些应用场景可见于基于边缘计算和基于服务器的AI/ML应用、网络处理和存储。

    高性能计算和机器学习系统的一个重点要求就是高片外存储器带宽,这样可以为多个数据流提供存储源和缓冲,据介绍,Speedster7t器件是唯一支持GDDR6的FPGA,每个GDDR6存储器都能够支持512Gbps的带宽,多达8个GDDR6控制器则可以支持4Tbps的GDDR6累计带宽。

    Speedster7t系列产品之所以能够支持如此高的带宽,是因为该系列产品专门为高带宽应用进行了设计,具有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(MLP)模块阵列,从而把FPGA的可编程性与ASIC的布线结构和计算引擎结合起来,创造了一类全新的“FPGA+”技术。

    正如前面所言,可能现阶段自动驾驶还处于“试错”阶段,FPGA可编程的特点可以在现在赢得市场,但是随着自动驾驶技术的发展,其算法逐渐稳定,需要将算法进行SoC的时候,可能就是ASIC的天下了。

    对于Speedster7t的设计方Achronix公司而言,这个问题已经考虑到了,基于Achronix公司是一家既提供独立FPGA芯片又提供Speedcore嵌入式FPGA(eFPGA)半导体知识产权(IP)的公司,Achronix在SpeedcoreEFPGA IP中采用了与Speedster7t FPGA中使用的同一种技术,可支持从Speedster7t FPGA到ASIC的无缝转换。

    FPGA应用通常具有必须保持可编程性的功能,而其他固定功能则是应用于特定的系统应用。对于ASIC的转换而言,固定功能可以被固化进ASIC结构中,从而减少芯片面积、成本和功耗。

    据Achronix介绍,当使用SpeedcoreeFPGA IP将Speedster7t FPGA转换为ASIC时,用户有望节省高达50%的功耗并且降低90%的成本。这个能够实现的话,可以让Achronix公司的Speedster7t系列产品,在自动驾驶领域,应该会有着较好的应用前景。

    Achronix总裁兼首席执行官RobertBlake在深圳交流会后,就马不停蹄地前往北京,接着在北京时间5月22日与当地媒体进行交流。值得关注的一个细节就是,Speedster7t在美国当地发布的时间(北京时间5月21日23:00)还是位于中国之后的,可见Achronix对中国市场的重视。

    当问及当前的贸易环境时,Robert Blake表示专注于自己能做的事情上,并且看好中国市场。在Robert Blake在深圳与媒体交流的时候,华为任正非在同一时间接受媒体采访,也谈及了相关内容,其谈话内容也在朋友圈刷屏了,相信大多数读者都看到了。

    总结就是,市场很大、机会很大、诸君努力。

    写在最后:作为十年前毕业于半导体专业的Michael,这篇文章写得是极其痛苦的,可能也有很多不正确的地方,欢迎各位读者斧正,更欢迎添加车智君微信进行交流。


    (审核编辑: 林静)