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FPGA+CPU将无处不在,FPGA真正走向大众

文字:[大][中][小] 2015-11-19    浏览次数:6838    

FPGA+CPU将无处不在,FPGA真正走向大众





       Cool!奥迪的量产车从硅谷到拉斯维加斯实现了近900公里环路的自动驾驶。这是前几天Altera在其深圳的FPGA SoC开发者大会(ASDF)宣布的,它采用该公司的SoC FPGA实现了各种传感器的数据融合(sensor Fusion),从而实现自动驾驶。



       此外,昌旭知道的不少在做大脑芯片或者人工智能芯片的公司,都在采用FPGA+CPU的架构方式,再过几年,这些芯片植入各种消费电子中将会无处不在,FPGA会真正从小众市场走向大众市场,这样看来英特尔167亿美元的收购物有所值,更不用说将来在核心的云端大市场所拥有的绝对优势。


       尽管英特尔收购Altera的案子还在等中国与韩国政府的批准(美国与欧洲都已通过),也许还需要再等1-3个月,但是FPGA+CPU这种异构架构正在遍地开花,特别是一些需要智能视觉分析、与云端大数据结合的智能终端中都在采用这种方式,FPGA+CPU将会是未来基于大数据的终端的主要架构,改变整个处理器产业格局。


       在深圳ASDF大会上,众多客户展示了基于FPGASoC的最新应用,FPGA+CPU架构正在迅速被业界认可并采用。下面本刊记者为您带来一些精彩的案例,并且专访了Altera美国专家——嵌入式处理营销资深总监Chris Balough,他的犀利的观点:“未来用户不会关心SoC中采用了什么技术,而只是关注这个SoC的性能。就像现在大家不会再关注CPU中采用了什么内存技术一样,就说它是一个CPU。昌旭十分认同,也许,不用十年,FPGA这个独立的细分市场就会消失掉,Altera已被英特尔收购,而Xilinx等也会找到他们钟情的合作伙伴。




图:奥迪的量产车从硅谷到拉斯维加斯实现了近900公里环路的自动驾驶,采用了Altera的FPGA SoC


       在ASDF大会上,嵌入式处理营销资深总监ChrisBalough 展示了Altera未来的路线图:高端产品将采用英特尔10nm制程;中端采用英特尔14nm制程;而低端产品Cedar将会针对量大的消费电子市场,仍然采用TSMC的工艺制程。“Cedar产品继续采用TSMC制程,我们会保持与TSMC的长久关系。”他说道。如下图

图:Altera未来的高中低端路线图,已涉及到采用英特尔的10nm工艺。


       高端产品特征是单个Die中可以达到1000万个逻辑单元,这是基于英特尔的特殊工艺才能实现的,将来针对大数据云端的应用包括路由器等,具有超强的性能与低功耗特征。并且,Altera有信心可以实现大Die的高良率。


       大家最感兴趣的是将来针对大批量市场的中低端Cedar系列产品的细节,但是Chris Balough表示,现在还不能公布Cedar的细节,“但是我们有信心引领在消费电子的很多应用中,由ASSP转向FPGA SoC,我们将提供极具成本效益的解决方案,并且也在功耗上具有优势,让更多产品使用64位v8处理器的架构。”他说道。


   “ 未来用户不会关心SoC中采用了什么技术,而只是关注这个SoC的性能。就像现在大家不会再关注CPU中采用了什么内存技术一样,就说它是一个CPU。” 不过,未来那些大型的FPGA会继续存在。但是,所有这些包括超大逻辑单元FPGA与FPGA SOC,都会遵循统一的开发工具,它们会用一个统一的开发环境OPenCL,既可用于FPGA,也可用于ARM控制器。“现在OPenCL在大学本科课程中还没有推广,我相信未来会在大学生中流行。”Chris Balough预测道。


       大家对于未来ARM与英特尔的关系表示很担忧,未来Altera是否能继续支持ARM?他解释道,英特尔承诺花了巨额收购Altera之后,将会持续支持Altera的产品路线图,这其中包括对ARM内核的支持。虽然英特尔提示过要开发至强处理器+FPGA的芯片,还要开发相关的SoC单芯片。但是,Altera选择ARM是因为客户的选择。“我们在即将发布的Stratix 10上还会选择ARM Cortex A53的内核,这些都是因为客户的需求,Altera会推动64位v8架构的ARM内核+FPGA的采用。”他表示。


       随着苹果、三星、华为等顶级的OEM厂商自己设计手机芯片,通用ASSP产品的市场份额会减小,这也是之前TI的巨大成功的OMAP产品,瞬间就消失的原因。所以,随着半导体工艺的不断提升,芯片设计投入巨大,ASSP与ASIC需要巨大的出货量才能支持,而现在这样巨大出货量的市场越来越少。


      当然,我们看见除了手机以外的更多新兴的消费电子市场正在采纳FPGA SoC方案,比如目前火热的无人机,“中国一家著名的无人机公司正在采用我们的FPGA SoC方案替代ASSP方案。”ChrisBalough透露道。此外,包括前面提到的奥迪汽车的自动驾驶系统中也采用了FPGA SoC替代ASSP。“还有一些中国的客户,他们在用FPGA设计比特币挖掘机。”


      这次开发者大会邀请了400-500家合作伙伴参加,这也是Altera第一次着力打造FPGA SoC 生态链。


       SoC FPGA将会是对现有FPGA世界的一次颠覆,将会改变客户的决策,对于工程师也是一次大的挑战,我们会打造从硬件到软件的生态链,全力帮助客户迎接这个巨大变革时刻的来临。” 他最后说道。



采用FPGA的高速电动车马达


       在ASDF大会上,Altera展示了很多基于Cyclone V SoC的应用,这个能够多轴运动及精准定位的应用给观众留下深刻印象。




图:正在被很多电动汽车厂商采用的基于Cyclone V SoC的高速马达方案


       以上这个图是正在被很多电动汽车厂商准备采用的马达控制方案。为什么会采用Cyclone VSoC替代传统的MCU或者DSP呢?展台负责人解释:FPGA控制可以实现非常高的性能。比如说通常的DSP与MCU只能做到8K或者16K转速,FPGA可以做到200K-300K。这个正好满足了目前很多电动汽车的需求,原因有三个:一个是电动汽车中一些IGBT器件转向碳化硅,碳化硅对于速度的要求非常高,甚至会达到200K以上,cyclcone V SoC正好满足了这个需求;第二是由电动汽车由单轴转向多轴,并且需要多轴联动,所以传统的MCU与DSP已不能满足要求,需要FPGA来完成;此外,驱供一体的方案,也有这样的需求。最后,由于FPGA方案效率非常高,又满足了各国绿色能源的要求。


    “现在客户对于器件成本虽然还是敏感,但是随着品牌客户向中高端走,他们也要提供差异化的功能,FPGA解决方案迎合了他们的需求。” 他分析道。


FPGA SoC支持精准定位与多轴运动机械手




图:这个是基于cyclcone V SoC的工业机械手,支持多轴,可以十分精准地定位。


       这个是基于cyclcone VSoC的工业机械手,支持多轴,可以十分精准地定位。它支持工业以太网,用了一个中国跳棋来做Demo,演示了其精准的定位,特别是那个一个夹爪的设计很意思,既可以抓凹槽的部分,也可以抓取突出的部分,显示了它的十分精准的定位。此外,它的圆弧运动与加减速运动都十分精准。目前有些客户基于cyclcone VSoC的方案在开发机械手的产品。


精细颗粒异构计算用于手势控制




图:这个基于cyclcone V SoC的精细颗粒异构计算模型,将来可以用于3D鼠标、手势控制等多个场景。


        这个是基于cyclcone VSoC的精细颗粒异构计算DEMO——图形加速算法。SoC内有cyclcone 与ARM Cortex A9双核,通过FPGA+CPU可以实现任意的微调,Altera称之为精细颗粒异构计算,其中FPGA起到了显卡加速的作用:把CPU中原来要处理的函数放到FPGA中来跑,也就是把原来软件要做的事情,给FPGA来做,可以灵活地做微调,按照客户应用的需求调到功耗最低,速度最快。这样,客户可以自己做二次开发。这个DEMO的应用场景包括3D鼠标、手势控制等。它采用OpneCL工具,同时可以编译FPGA与CPU。


* 本文转载自Altera 


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