隨著人工智能、深度學(xué)習(xí)在市場(chǎng)越來(lái)越受歡迎，除了GPU、眾多獨(dú)角獸公司的AI專用芯片，FPGA同樣是深度學(xué)習(xí)的熱門(mén)平臺(tái)之一。本文將給大家介紹5款強(qiáng)大到不可思議的FPGA開(kāi)發(fā)板，當(dāng)然價(jià)格也是高的離譜，肯能對(duì)于大多數(shù)工程師來(lái)說(shuō)，這些屬于求而不得的高端“玩具”。

RTG4開(kāi)發(fā)套件

RTG4-DEV-KIT是Microsemi公司的產(chǎn)品，當(dāng)然目前的話已經(jīng)被Microchip收購(gòu)，這是一套為高端的客戶提供的評(píng)估和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，主要用于數(shù)據(jù)傳輸，串行連接，總線接口等高密度高性能FPGA的高速設(shè)計(jì)等應(yīng)用 。

該開(kāi)發(fā)板采用RT4G150器件，采用陶瓷封裝，提供150,000個(gè)邏輯元件，具有1,657個(gè)引腳，下圖是RTG4-DEV-KIT開(kāi)發(fā)板的外設(shè)接口功能圖。

RTG4開(kāi)發(fā)套件主要包括的硬件功能如下：

兩個(gè)1GB DDR3同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)

2GB SPI Flash

PCI Express Gen1 接口1個(gè)

PCIe x4 接口

一對(duì)SMA連接器，用于測(cè)試全雙工SERDES通道

兩個(gè)帶有HPC/LPC引腳排列的FMC連接器，用于擴(kuò)展

用于10/100/1000以太網(wǎng)的RJ45接口

USB micro-AB連接器

SPI，GPIO的接口

FTDI編程器接口用于編程外部SPI Flash

JTAG編程接口

用于應(yīng)用程序編程和調(diào)試的RVI接口

Flashpro編程接口

用于調(diào)試的嵌入式跟蹤宏(ETM)單元接口

用于用戶應(yīng)用的雙列直插式封裝(DIP)開(kāi)關(guān)

按鈕開(kāi)關(guān)和LED

電流測(cè)量測(cè)試點(diǎn)

RTG4-DEV-KIT開(kāi)發(fā)板的硬件框圖

從硬件框圖上也能看到RTG4-DEV-KIT復(fù)雜的電源管理系統(tǒng)，12V的DC直流供電，通過(guò)DCDC/以及LDO分配到各個(gè)功能部分的供電。

英特爾Stratix 10開(kāi)發(fā)套件

Intel Stratix 10開(kāi)發(fā)套件是包含各類軟硬件的完整設(shè)計(jì)環(huán)境，用于評(píng)估Stratix 10 FPGA的功能。該套件可用于通過(guò)符合PCI-SIG的開(kāi)發(fā)板來(lái)開(kāi)發(fā)和測(cè)試PCI Express 3.0設(shè)計(jì)。使用這些開(kāi)發(fā)板可開(kāi)發(fā)和測(cè)試由DDR4、DDR3、QDR IV和RLDRAM III存儲(chǔ)器組成的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)。通過(guò)使用FPGA夾層卡 (FMC) 連接器與FMC夾層卡連接，還可以開(kāi)發(fā)模塊化和可擴(kuò)展設(shè)計(jì)。該套件支持JESD204B、Serial RapidIO、10Gbps以太網(wǎng) (10GbE)、SONET、通用公共無(wú)線電接口 (CPRI)、OBSAI等諸多協(xié)議。

英特爾Stratix 10開(kāi)發(fā)套件硬件框圖

開(kāi)發(fā)板板載的主要FPGA是Intel公司的Stratix 10系列產(chǎn)品，相比前一代產(chǎn)品成本提供2X性能和超低功耗，具有幾個(gè)開(kāi)創(chuàng)性的創(chuàng)新如新型的HyperFlex和架構(gòu)，能滿足日益增長(zhǎng)的帶寬和處理性能，從而滿足功率預(yù)算。嵌入硬件系統(tǒng)基于四核64位ARM Cortex-A53，采用Intel 14-nm Tri-Gate (FinFET)技術(shù)和混合性3D片上系統(tǒng)(SiP)技術(shù)，單片核多達(dá)550萬(wàn)和邏輯單元，多達(dá)96個(gè)全雙工收發(fā)器，數(shù)據(jù)速率高達(dá)28.3Gbps，主要用在計(jì)算和存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，光傳輸網(wǎng)絡(luò)，廣播，軍用雷達(dá)，醫(yī)療設(shè)備，測(cè)試和測(cè)量以及5G無(wú)線設(shè)備，ASIC原型。

ADS8-V1 評(píng)估板

確切的說(shuō)，ADS8-V1 評(píng)估板并不是一塊專為FPGA評(píng)估的板卡，而是為了支持ADI公司高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)連接到指定的 ADI 高速 ADC 評(píng)估板時(shí)，ADS8-V1 可用作數(shù)據(jù)采集板。ADS8-V1 上的 FPGA 設(shè)計(jì)用于支持最高速 JESD204B 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可充當(dāng)數(shù)據(jù)接收器，同時(shí) ADC 為數(shù)據(jù)發(fā)射器。

ADS8-V1EBZ接口外設(shè)如下：

Xilinx Kintex Ultrascale XCKU040-3FFVA1156E FPGA

一(1)個(gè)FMC +連接器

一(1)個(gè)FMC +連接器支持二十(20)個(gè)16Gbps收發(fā)器

DDR4 SDRAM

簡(jiǎn)單的USB 3.0端口接口

ADI強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集評(píng)估板可以應(yīng)用于航空航天和防務(wù)、電子監(jiān)控和對(duì)抗、儀器儀表和測(cè)量、通信測(cè)試設(shè)備、信號(hào)發(fā)生器(通過(guò)射頻傳輸音頻)、5G領(lǐng)域等。

REFLEX CES XpressVUP-LP9P

REFLEX CES XpressVUP-LP9P是基于Virtex Ultrascale + VU9P FPGA的低配置PCIe網(wǎng)絡(luò)處理FPGA板，專為HPC等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該板提供2組DDR4，2組QDR2 +存儲(chǔ)器和2個(gè)QSFP28網(wǎng)箱，用于多個(gè)10GbE / 40GbE / 100GbE網(wǎng)絡(luò)解決方案。其主要的功能包括了：PCIe Gen3 x16、Xilinx Virtex UltraScale + VU9P FPGA、板載兩個(gè)DDR4和兩個(gè)QDR2 +獨(dú)立組、兩個(gè)QSFP28光纖籠用于多網(wǎng)絡(luò)解決方案、具有16個(gè)通道，8 Gb/s鏈路速率的PCIe接口(Gen3)等。

XpressVUP-LP9P技術(shù)規(guī)格

FPGA和配置模塊

Xilinx Virtex UltraScale + 16nm FPGA：XCVU9P-L2FLGB2104E(生產(chǎn))

XCVU9P-L2FLGB2104E(生產(chǎn))

2,6 M系統(tǒng)邏輯單元

270 Mb UltraRAM(UltraScale +提供高密度，雙端口，同步存儲(chǔ)器模塊)

用于外部Xilinx USB電纜的JTAG連接器

雙四SPI(x8)配置模式的2x Nor Flash

通訊接口

PCI Express x16(第1,2或3代)

2 x QSFP28四光纖籠(2 x 4 XCVR：每條鏈路28 Gb/ s)，支持10GbE / 40GbE / 100GbE

QSFP28模塊支持的其他協(xié)議

存儲(chǔ)

板載DDR4,2x組64位+ 4位ECC，總共8GB

板載QDR-II +，2x存儲(chǔ)區(qū)，18位，總共144Mbits

功率

最大100W

提供定制散熱器

其他資源

板載可編程PLL振蕩器(Si5345)，高度靈活和可配置的時(shí)鐘發(fā)生器。

板載高精度振蕩器為精確時(shí)間協(xié)議(PTP)以太網(wǎng)提供時(shí)鐘精確20MHz-0.05ppm，同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化IEEE 1588

一個(gè)用于PPS(每秒脈沖)的同軸連接器，允許多個(gè)電子部件同步

REFLEX CES XpressVUP-LP9P硬件框圖

值得一提的是，XpressVUP在POWER9 CPU主機(jī)處理器(IBM)上支持CAPI 2.0，并且還支持IBM SNAP框架，只需很少的FPGA專業(yè)知識(shí)，SNAP框架允許應(yīng)用工程師在服務(wù)器環(huán)境中快速創(chuàng)建基于FPGA的加速程序。它使用IBM CAPI 2.0接口，該接口可在標(biāo)準(zhǔn)PCIe物理通道上運(yùn)行，但具有CPU和FPGA之間較低延遲和一致內(nèi)存共享的優(yōu)勢(shì)。

Digilent NetFPGA-SUME

NetFPGA-SUME是Digilent，劍橋大學(xué)和斯坦福大學(xué)之間的合作項(xiàng)目，是高性能和高密度網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的理想平臺(tái)。

NetFPGA-SUME采用賽靈思Virtex-7 690T FPGA，支持30個(gè)13.1 GHz GTH收發(fā)器，四個(gè)SFP + 10Gb/s端口，五個(gè)獨(dú)立的高速存儲(chǔ)器組，由500MHz QDRII +和1866MT / s DDR3 SoDIMM器件構(gòu)建，以及一個(gè)八通道第三代PCIe，可提供超大的吞吐量，并可支持大量高速數(shù)據(jù)流FPGA架構(gòu)和存儲(chǔ)器件，其它功能包括在FMC和QTH擴(kuò)展連接器以及SATA端口上共展示20個(gè)收發(fā)器。

NetFPGA-SUME的主要任務(wù)是為學(xué)生，研究人員和開(kāi)發(fā)人員提供最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，無(wú)論是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)還是創(chuàng)建新的硬件和軟件應(yīng)用程序，該板可輕松支持四個(gè)10Gb/s以太網(wǎng)端口上的同時(shí)線速處理，并可在板上操作和處理數(shù)據(jù)。

Digilent NetFPGA-SUME特征：

Xilinx Virtex-7 XC7V690T FFG1761-3

Xilinx CPLD XC2C512用于FPGA配置

PCIe Gen3 x8(8Gbps /通道)

兩個(gè)512Mbits Micron StrataFlash(PC28F512G18A)

編程：賽靈思Vivado 設(shè)計(jì)套件

三個(gè)x36 72Mbits QDR II SRAM(CY7C25652KV18-500BZC)

兩個(gè)4GB DDR3 SODIMM(MT8KTF51264Hz-1G9E1)

用于JTAG編程和調(diào)試的Micro USB連接器(與UART接口共享)

一根Micro USB線用于編程/ UART

QTH連接器(8個(gè)RocketIO GTH收發(fā)器)

四個(gè)SFP +接口(4個(gè)RocketIO GTH收發(fā)器)，支持10Gbps

兩個(gè)SATA-III端口

用戶LED和按鈕

一個(gè)HPC FMC連接器(10個(gè)RocketIO GTH收發(fā)器)

一個(gè)Pmod端口

總結(jié)

FPGA的強(qiáng)大還是在于其超靈活的可編程能力，隨著人工智能越來(lái)越受市場(chǎng)的喜愛(ài)，無(wú)論是GPU還是專用的AI芯片都不可能像FPGA這樣便于新進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的企業(yè)折騰、創(chuàng)新，帶著這種與生俱來(lái)的優(yōu)勢(shì)，相信FPGA的春天還很漫長(zhǎng)。

編輯：黃飛

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