《数据 中心加速器的芯片年增50%,FPGA及加速卡增长最快》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2019-12-03
  • 数据中心市场的加速芯片主要包括CPU、GPU、FPGA和ASIC等。据Semico Research于2019年5月的预测,从2018年到2023年的5年间,数据中心加速器市场预计将从28.4亿美元增长211.9亿美元,年均增长率为49.47%。其中,FPGA预计将是年均增长率最高的细分市场(如图1),该增长将由企业级工作负载加速应用驱动。

    数据加速可以分成计算、网络和存储三大类。有一部分是GPU可以做的,但是另外很大一部分更适合于用FPGA来做加速。

    业界公认的性能对比显示,相比于传统CPU,FPGA提升的性能是10~100倍,倍数变化主要来自不同的应用。不仅如此,在提高性能的同时,FPGA的功耗也会大幅降低。

    从市场上来看,这几年FPGA加速卡的应用越来越多。从图2右可以看出,FPGA加速卡和服务器是新的技术,目前正处于上升期。

    业界的Tier 1(一级供应商)客户,诸如亚马逊和微软的数据中心在2016—2017年就已经把FPGA加速方案用到他们的数据中心。只不过因为他们是Tier1,工程师资源和软件都有雄厚的实力,所以可以把芯片直接做进服务器主板里,即嵌入到他们的硬件系统中。但是对于很多Tier 2(二级供应商)和Tier 3(三级供应商)的OEM(原厂),或一些小型的数据中心及纯做软件的客户,并不具备这样雄厚的工程资源,所以可以通过采购基于标准的PCIe接口的FPGA加速卡,快速地部署到其业务和应用中。

    数据中心部署FPGA加速方案有很多好处。①效率方面,FPGA相对于GPU和CPU有更高的能效比。②FPGA可以根据客户的特殊需求重新配置。③FPGA加速卡可以快速部署,使客户的实验室应用快速地推向市场,而无需把更多的精力和资源放在底层的开发上。④对于超大规模厂商,也可以迅速做大规模的部署。

    为此,三大FPGA厂商都相继推出了FPGA加速卡。例如FPGA的后起之秀Achronix,近日与Molex旗下的一家领先企业级FPGA加速器产品供应商BittWare联合宣布:推出面向高性能计算和数据加速应用的FPGA加速卡。新推出的VectorPath S7t-VG6加速卡搭载了Achronix采用7 nm工艺打造的Speedster7tAC7t1500独立FPGA芯片,在同类PCIe FPGA加速卡中,提供了业界更高性能的接口,包括1x400GbE和2x100GbE接口,以及总带宽为4 Tbps的8组GDDR6的板上存储器,使该加速卡成为高带宽数据加速应用的理想选择。

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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
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    • 1   回顾与展望 2021 年整个行业表现强劲,Microchip(美国微芯科技公司)业绩也再创新高。面对严重的供应瓶颈,Microchip 加大了生产力度以满足不断增长的需求。2021 年第四季度,我们的出货量预计同比上一年度将增长29.4% !但由于需求增长更快,进入2022年,Microchip 和整个行业预计将继续面临供应紧张问题。 Microchip 预计,2022 年也将是一个强劲的增长年。尽管我们努力增加供应以满足需求,但预计2022 年大部分时间供应紧张的状况仍将持续。我们的短期增长策略是增加产能以满足需求。我们的中长期增长战略是利用自身丰富的产品和服务组合优势,专注于为客户设计整体系统解决方案。我们希望在参与的每项设计中提供更多产品,并关注主要的市场大趋势,以获得更快增长。对Microchip 而言,主要的大趋势是5G 基础设施、物联网/ 边缘计算、数据中心、电动汽车、高级驾驶辅助系统(ADAS)和人工智能(AI)/ 机器学习(ML)。 我们近期的挑战是审慎地增长产能,以满足我们已经看到的以客户订单形式出现的强劲需求。我们在中长期的机会是利用丰富的产品组合,为所有应用和市场提供整体系统解决方案,并确保我们处于有利地位,以充分利用上述六个大趋势。 2   半导体业当前供需失衡的解决策略 这是我40 年来见过的最严重的情况。事实上,我认为,在我的从业经历中从未见过如此严重的供需失衡,而且在过去的9 个月(注:指2021 年的2 月~ 11 月),情况还在继续恶化。新订单进来的速度超过了我们可以增加的产能。这种失衡情况预计将延续至2022 年大部分时间,甚至可能延续到2023 年。 造成当前全球芯片短缺的主要原因是: 2018 年底和2019 年,美国和中国之间贸易摩擦和关税战造成了需求减少,因为关税带来的成本增加无法被制造商吸收或转嫁给客户,这导致了需求减少。2020年新冠疫情导致2020 年前3 个季度需求进一步萎缩,企业对需求在很长一段时间内恢复的信心不足。需求的集体减少和对需求在很长一段时间内不会恢复的预期,导致许多半导体制造商大幅减少库存和产能。当需求在2020 年第四季度强劲恢复时,恰逢供应和库存处于最低点,因而造成了非常严重的冲击。制造商在2020 年第四季度开始增加产量,但让工厂生产恢复高峰水平需要时间,需要5 ~ 6 个月的制造周期才能看到产量增加。与此同时,需求的增长速度仍然快于供应,导致供求关系严重而持续地失衡。 Microchip 正与客户和供应链伙伴携手解决供需失衡问题。 1)我们推出了首选供应计划(PSP),在客户下单6 个月后开始为其提供优先供应权,以换取至少12 个月的不可取消订单。客户对该计划的反应超出了我们与直接客户和分销商的预期。在截至2021 年9 月底的这个季度,我们的PSP 订单已连续两个季度占总订单的50% 以上,在产能最紧张的产品领域占比达到100%。每周都有更多PSP 订单进来。这为我们提供了坚实的基础,使我们能够审慎地获取供应紧张的原材料,投资扩大工厂产能,雇用员工来支持工厂升级。我们正在根据订单情况,特别是不可取消的PSP 订单,尽可能为内部工厂做出增加产能的决定。 2)我们还与提供晶圆代工、装配/ 测试和材料的供应链伙伴密切合作,尽可能确保增加产能。有观点认为,单从需求如此强劲的角度看,半导体短缺可能会持续至少4 ~ 6 个季度。我认为,要让供需失衡得到自我修正,这种时间跨度的估算是恰当的。显然,2022 年大部分时间不会得到修正,而更有可能是在2023 年某个时候,尽管我不太确定。失衡如此严重,而且还在继续增长,所以需要一段时间来恢复。 3   哪些商业决策和外部因素促使Microchip 达到产品应用非常广泛、组合多样化?Microchip 的宗旨是通过提供智能、互联和安全的技术解决方案,增强创新能力,从而提升使用体验。多年来,我们通过创造新型解决方案,以低成本提供工具、软件和参考设计,使人们能够轻松使用我们的产品进行设计,并确保我们能够在设计、开发和制造的各个环节为客户提供支持。我们将丰富的基础解决方案和一些垂直市场的解决方案相结合,使我们能够为许多终端市场服务。最后,建立良好的渠道合作伙伴关系是我们为全球中小型客户提供服务的重要方式之一。
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    • 编译者:张嘉璐
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    •   贸泽电子(Mouser Electronics)现备货BittWare旗下搭载Altera Agilex 7 M系列FPGA的IA-860m加速卡。   该加速卡采用硬化片上网络(NoC)架构,通过高带宽内存(HBM2e)实现超800GB/s的业界顶尖内存带宽。针对高吞吐量与内存密集型应用场景优化,特别适用于云计算、高级分析、人工智能、高性能计算及工厂自动化领域。   基于Agilex 7芯片独特的瓦片式架构,IA-860m加速卡实现了I/O与内存性能的精准平衡。为满足严苛带宽需求,该卡配备3个400G网络端口,可配置为硬核以太网媒体访问控制器(MAC)、物理编码子层(PCS)和前向纠错(FEC)功能模块。 关键特性包括: PCIe Gen5 x16接口:相较Gen4实现数据传输速率翻倍,显著提升PC互联、图形适配器及芯片级通信性能 支持Compute Express Link(CXL):实现CPU与工作负载加速器间的高速低延迟互联 兼容Intel oneAPI工具包:提供抽象化开发流程,支持跨架构代码复用 配置3个QSFP-DD笼式接口和1个MCIO扩展端口  该加速卡已通过多款数据中心及边缘服务器平台认证,专为高性能计算(HPC)、人工智能等内存密集型应用设计。