隨著深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，FPGA加速技術(shù)在人工智能、5G、自動(dòng)駕駛和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。FPGA支持差異化定制，是一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、無線通信加速器;FPGA支持底層硬件架構(gòu)重新調(diào)整和軟件自定義，因此可融合最新的行業(yè)創(chuàng)新技術(shù);FPGA具有高效可重復(fù)編程特性，可實(shí)現(xiàn)定制性能、定制功耗、高吞吐量和低批量延遲，滿足用戶各種的規(guī)格要求。

FPGA具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：(1) 高性能、低功耗，F(xiàn)PGA是一種高性能、低功耗的可編程芯片?？梢愿鶕?jù)客戶定制，做針對(duì)性的算法設(shè)計(jì)，在處理海量數(shù)據(jù)的時(shí)候，F(xiàn)PGA相比于CPU和GPU，優(yōu)勢(shì)在于：FPGA計(jì)算效率更高，其高并行性的特性往往可以使業(yè)務(wù)性能得到量級(jí)的提升。

它是軟硬件合一的器件，不采用指令和軟件。FPGA編程使用硬件描述語言，硬件描述語言描述的邏輯可以直接被編譯為晶體管電路的組合。所以，F(xiàn)PGA實(shí)際上直接用晶體管電路實(shí)現(xiàn)用戶算法，沒有通過指令系統(tǒng)的翻譯。

(2) 靈活性強(qiáng)，F(xiàn)PGA是現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列，是一堆邏輯門電路的組合，可以編程還可以重復(fù)編程。FPGA是動(dòng)態(tài)可重配的，在數(shù)據(jù)中心部署之后，可以根據(jù)業(yè)務(wù)形態(tài)來配置不同的邏輯，實(shí)現(xiàn)不同的硬件加速功能。舉例來講，當(dāng)前服務(wù)器上的FPGA板卡部署的是圖片壓縮邏輯，服務(wù)于社交即時(shí)通訊;而此時(shí)廣告實(shí)時(shí)預(yù)估需要擴(kuò)容獲得更多的FPGA計(jì)算資源，通過簡(jiǎn)單的FPGA重配流程，F(xiàn)PGA板卡即可以變身成“新”硬件來服務(wù)廣告實(shí)時(shí)預(yù)估，非常適合批量部署。

未來，F(xiàn)PGA將會(huì)成為越來越重要的芯片，CPU與FPGA深度融合的異構(gòu)計(jì)算已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇。CPU+FPGA的異構(gòu)多核計(jì)算創(chuàng)新涉及軟硬件等深層次融合創(chuàng)新，為趕超者提供了新的跑道。同時(shí)，CPU+FPGA的異構(gòu)計(jì)算作為新的重要技術(shù)趨勢(shì)，在加速了計(jì)算架構(gòu)融合的同時(shí)，也給下游整機(jī)系統(tǒng)及軟件開發(fā)帶來了重要的機(jī)遇。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)是人工智能的主要推動(dòng)力。最近幾年大數(shù)據(jù)和計(jì)算力的快速增長(zhǎng)使得深度學(xué)習(xí)技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，從而在計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別、自然語言處理等領(lǐng)域出現(xiàn)了重大突破。

然而，深度學(xué)習(xí)需要大量的并行計(jì)算，對(duì)硬件平臺(tái)有極高的要求，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)是無法滿足的。FPGA具有很高的性能功耗比，而且基于門級(jí)電路設(shè)計(jì)使得FPGA是一個(gè)超低延時(shí)和確定延時(shí)的方案，F(xiàn)PGA的可編程性及動(dòng)態(tài)可重構(gòu)可以適應(yīng)深度學(xué)習(xí)未來算法的變化，IO可編程性可以滿足更多業(yè)務(wù)需求(網(wǎng)絡(luò)加速，邊緣計(jì)算)，因此基于FPGA的深度學(xué)習(xí)方案成為未來技術(shù)發(fā)展方向。

FPGA作為未來強(qiáng)大的計(jì)算加速器，不但影響主要企業(yè)的決策和市場(chǎng)趨勢(shì)，而且加速企業(yè)中的工作負(fù)載，促進(jìn)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部搜索，提高HPC高性能計(jì)算模擬的地位。

以物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及人工智能的技術(shù)為代表的新一輪革命方興未艾。在此背景下，中國(guó)政府提出了“智能制造”和“‘十三五’科技創(chuàng)新”的發(fā)展戰(zhàn)略，大力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和結(jié)構(gòu)化調(diào)整。面對(duì)技術(shù)更新迅速、迭代頻繁的研發(fā)應(yīng)用環(huán)境，F(xiàn)PGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)正成為越來越重要的芯片，并得到越來越廣泛的應(yīng)用，在泛人工智能、5G、無人駕駛、智能終端和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

一位AI芯片創(chuàng)業(yè)公司CEO接受采訪舉例說，在深度學(xué)習(xí)中，經(jīng)常需要調(diào)整算法。如果采用ASIC的方式，有可能剛做完傳統(tǒng)算法硬化，過了半年，算法團(tuán)隊(duì)又把算法換了。而采用FPGA的靈活性是可以很好地適應(yīng)這種變化。奧迪正在使用英特爾FPGA，以期實(shí)現(xiàn)奧迪A8 轎車自動(dòng)駕駛，汽車零部件制造商電裝(Denso)已經(jīng)采用英特爾技術(shù)驅(qū)動(dòng)的立體視效系統(tǒng)。越來越多的汽車公司在其車輛上使用FPGA，提供諸如自適應(yīng)巡航控制、防撞和駕駛員輔助等功能。

FPGA還被大量用于大型云數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)人工智能應(yīng)用。例如，微軟已在Brainwave項(xiàng)目是一個(gè)建立在FPGA之上的加速深度學(xué)習(xí)平臺(tái)，它采用英特爾Stratix FPGA，通過數(shù)據(jù)的盡快處理和傳輸，在云中提供實(shí)時(shí)人工智能。Dell EMC正在使用英特爾FPGA芯片，進(jìn)行基因分析和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究等領(lǐng)域的應(yīng)用驗(yàn)證。

PowerEdge R940xa服務(wù)器設(shè)計(jì)用于加速關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，沒有使用云的費(fèi)用和安全風(fēng)險(xiǎn)。它將 4 個(gè)CPU與 4 個(gè)圖形處理單元(GPU)以1： 1 的大比率相結(jié)合，提高了應(yīng)用性能，并且通過直接連接的NVMe驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了低延遲。PowerEdge R840 服務(wù)器專為數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)分析而設(shè)計(jì)。它采用了比市場(chǎng)上其他服務(wù)器產(chǎn)品更多的直連NVMe驅(qū)動(dòng)器，讓數(shù)據(jù)延遲最小化，并通過完全集成的超級(jí)通道互連總線(UPI)，加速數(shù)據(jù)傳輸。

戴爾易安信還參加了英特爾AI構(gòu)建者計(jì)劃，這是一個(gè)針對(duì)企業(yè)級(jí)技術(shù)合作伙伴的生態(tài)系統(tǒng)，旨在開發(fā)基于英特爾人工智能產(chǎn)品的高質(zhì)量解決方案。戴爾易安信跟英特爾通力合作，通過戴爾易安信創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和戴爾易安信客戶解決方案中心，幫助客戶評(píng)估其在英特爾?至強(qiáng)?可擴(kuò)展處理器和英特爾?FPGA上的大規(guī)模深度學(xué)習(xí)和高性能計(jì)算工作負(fù)載。