導(dǎo)讀：Xilinx 發(fā)布基于臺(tái)積電7nm工藝、全球最高帶寬和計(jì)算密度的ACAP。

  

圖：賽靈思 Versal Premium

3月11日，賽靈思公司（Xilinx）宣布推出Versal ACAP 產(chǎn)品組合第三大產(chǎn)品系列—— Versal Premium。該系列具備高度集成且功耗優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)硬核，是業(yè)界帶寬最高、計(jì)算密度最高的自適應(yīng)平臺(tái)，應(yīng)用于需要高帶寬、低功耗和占地面積有限的5G核心網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)景，2021年上半年提供芯片樣品。

1、ACAP——技術(shù)革命

ACAP 是賽靈思公司一項(xiàng)名為“Everest 行動(dòng)”的重大成果，發(fā)布于2018年3月的第一代ACAP在業(yè)界丟下重磅炸彈。據(jù)說(shuō)這以珠峰命名的項(xiàng)目歷經(jīng)四年、投資10億美元、動(dòng)用了1500名工程師，成為賽靈思公司自發(fā)明FPGA以來(lái)最卓著的技術(shù)成果。

ACAP 的學(xué)名叫自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)，在FPGA基礎(chǔ)上結(jié)合了CPU和GPU/DSP的優(yōu)點(diǎn)，目標(biāo)是解決高計(jì)算密度、帶寬瓶頸和開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)的問(wèn)題。引用Xilinx CEO Victor Peng的一句話：作為可以和CPU、GPU與FPGA 相提并論、并且性能遠(yuǎn)超后二者的產(chǎn)品，ACAP可以覆蓋更加廣泛的應(yīng)用，幫助人們實(shí)現(xiàn)智能互聯(lián)并且驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)的世界。

這也是 ACAP標(biāo)志性的三大引擎中包含了Arm A72/R5F CPU、自適應(yīng)FPGA硬件和DSP引擎的原因。

  

圖：賽靈思 Versal Premium

ACAP的“革命性”在于，它將標(biāo)量計(jì)算，可編程邏輯和矢量計(jì)算結(jié)合在一起，充分利用各自優(yōu)勢(shì)，不僅僅增強(qiáng)了針對(duì)各種機(jī)器學(xué)習(xí)算法的適用性，也提高了計(jì)算密度和存儲(chǔ)帶寬。

其中AI Engine和NoC是新穎的設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA和CPU的結(jié)合早在Zynq系列中已經(jīng)應(yīng)用。AI Engine優(yōu)點(diǎn)類似于GPU的結(jié)構(gòu)，由多個(gè)DSP和BRAM以及DMA等構(gòu)成，可以處理創(chuàng)新的超長(zhǎng)指令字和單指令，多個(gè)數(shù)據(jù)指令。AI Engine之間相互互聯(lián)，可以提供高達(dá)100Tb/s的存儲(chǔ)帶寬。而NoC是一種片上網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了CPU、FPGA和AI Engine之間的互聯(lián)。

2、Versal Premium：最強(qiáng)ACAP

賽靈思的 Versal 是業(yè)界首款 ACAP，是一個(gè)功能遠(yuǎn)超常規(guī)芯片架構(gòu)的革命性全新異構(gòu)計(jì)算器件。本次發(fā)布的新系列 Versal Premium 采用臺(tái)積電（TSMC）7nm 工藝，吞吐量比當(dāng)前主流 FPGA大三倍，計(jì)算密度是當(dāng)前后者的兩倍。同時(shí)算法上，面向可擴(kuò)展且不斷演進(jìn)的云工作負(fù)載及網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載，軟件定義+AI 算法為廣泛的計(jì)算場(chǎng)景提供更加靈活的適配能力。

  

賽靈思產(chǎn)品和平臺(tái)營(yíng)銷副總裁Kirk Saban 表示：“Versal Premium系列將 ACAP 推向了一個(gè)新高度，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)硬核 IP 的突破性集成，成就了單芯片 400G 和 800G 的解決方案。面向下一代網(wǎng)絡(luò)和云部署，Versal Premium 在軟件和硬件開(kāi)發(fā)者皆可輕松編程的可擴(kuò)展平臺(tái)上，提供了出色的帶寬和計(jì)算密度，實(shí)現(xiàn)了加速功能的優(yōu)化并大幅降低了總擁有成本?！?/span>

 

3、5G網(wǎng)絡(luò)：高帶寬低時(shí)延

 

隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)投入運(yùn)營(yíng)，網(wǎng)絡(luò)流量大幅增長(zhǎng)，導(dǎo)致現(xiàn)有空間和功耗范圍內(nèi)功耗優(yōu)化吞吐量與計(jì)算密度的需求不斷提高。為支持業(yè)界應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，Versal Premium 系列提供了高達(dá) 9Tb/s 的可擴(kuò)展、自適應(yīng)串行帶寬。具體方法是將 112G PAM4 收發(fā)器與集成的網(wǎng)絡(luò)功能模塊用于核心網(wǎng)、城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）基礎(chǔ)設(shè)施，將每端口帶寬密度提高兩倍，并降低時(shí)延高達(dá) 50%。

 

這種預(yù)制連接可實(shí)現(xiàn)安全的多太位以太網(wǎng)（multi-terabit Ethernet ），靈活支持各種數(shù)據(jù)速率與協(xié)議。通道化以太網(wǎng)硬核能夠以最小占板空間提供高達(dá) 5Tb/s 的吞吐量，同時(shí)高速加密引擎可提供高達(dá) 1.6Tb/s 的加密線路速率吞吐量，并支持 AES-GCM-256/128、MACsec 和 IPsec 。

 

4、云加速：基于AI

  

Versal Premium 系列旨在幫助超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心用戶為多元化的數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載實(shí)現(xiàn)最高加速水平。將超過(guò) 120TB/s 的片上存儲(chǔ)器帶寬與可定制存儲(chǔ)器層級(jí)相結(jié)合，能夠減少數(shù)據(jù)移動(dòng)從而消除相應(yīng)的關(guān)鍵瓶頸，與此同時(shí)，還支持以嵌入式方式將預(yù)制連接與硬核集成到現(xiàn)有云基礎(chǔ)設(shè)施中。從基因組學(xué)、數(shù)據(jù)分析和視頻轉(zhuǎn)碼，到針對(duì)語(yǔ)音和圖像識(shí)別的 AI 推斷，Versal Premium 提供了高度集成的云就緒平臺(tái)，為多元化的工作負(fù)載提供突破性能。 

 

5、供貨情況

賽靈思表示，Versal Premium 系列將于2021年上半年開(kāi)始為早期用戶提供樣品。目前已提供文檔，客戶可立即使用開(kāi)始原型設(shè)計(jì)。VersalPrime 器件與Versal Premium 器件擁有眾多相同的架構(gòu)模塊，支持引腳遷移至Versal Premium。

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