深度解讀：Intel最新的FPGA Agilex
不同于曾經的競爭對手，作為全球FPGA前雙雄之一的Altera，在被Intel收購后，似乎沉默了很久——Intel以數據處理業務為中心的導向，使其FPGA的產品迭代被處理器和加速卡業務的節奏緊密的捆綁在一起。
這涉及到Intel的市場戰略。在FPGA行業里面工作了三十多年，Patrick Dorsey見證了5代的FPGA產品的發展，他目前擔任英特爾可編程解決方案事業部首席產品營銷官，他認為現在正是從電腦為中心逐漸轉向以數據為中心的時代，“客戶需要深刻的理解數據，因為市場比過去任何時候變化的更快，” Dorsey在接受電子發燒友的采訪時說。“我們要了解面對的挑戰，并推出合適的產品。”
變化和挑戰
“以數據為中心的時代”并非一個概念，結合分析機構和Intel自己的調研，預期到2020年，普通用戶每天產生的數據量為1.5GB，智慧醫院每天3TB，自動駕駛每天達4TB，而聯網飛機和智慧工廠每天分別達到了40TB和1PB！
這個變化的趨勢推動了數據處理市場需求的轉型并推動了創新，其中一個重要方向是高度定制化的軟硬件方案。Dorsey表示，不同用戶對數據處理的需求不同，在嵌入式應用領域和邊緣設備端，用戶需求是能夠實時抽取包括圖像、視頻和視覺信息在內的數據；在通信基礎設施端，用戶需要高帶寬融合處理能力；在云端和相關企業，需求則是能夠高效的管理、組織和處理激增的數據。
“如日本的Rakuten（樂天株式會社）需要做負載平衡，對數據進行分析處理，以平衡網絡相關的數據工作。” Dorsey舉例說，“中國移動的做法則是把網絡進行虛擬化，通過硬件虛擬化來提高數據處理和分析的效率。”
用FPGA實現加速
與數據處理相關的關鍵詞是：實時、帶寬以及高速儲存和分析處理。對系統的要求集中在處理和加速性能上——這正符合Intel所致力的產品規劃：以Xeon為代表的處理器+以FPGA為核心的加速器。前者在全球數據處理服務器市場已經居于壟斷地位，現在是該FPGA發力了，于是，Agilex誕生了。
用Dorsey的話來說，Agilex是一款“全面借助于Intel自己的能力”開發的FPGA，具體而言就是Intel自研的基礎架構、Intel的處理技術、Intel的3D封裝和Intel的軟件。實際上，Agilex的確體現了你能想象到的所有與Intel相關的技術資源。
解讀Agilex
把Agilex想象成傳統的FPGA或者Stratix 10的升級版是錯誤的，它完全是一個不同的產品。Agilex采用Intel的10nm工藝制程，在數據處理性能上，它采用了Intel第二代HYPERFLEX架構，相較于上一代Stratix 10性能提升了40%，功耗降低了40%，DSP（FP16）性能高達40 TELOPS。存儲上，除了通用的DDR5和HBM，還有英特爾獨有的Optane。在數據收發速率上，Agilex的收發器速率達到112Gbps（目前業內最高）！
“需要留意的是BFLOAT16，這是一個新的標準。谷歌的TPU里面已經采用了這個標準，” Dorsey 強調，“Agilex支持硬件化的BFLOAT16和FP16，這使得它更加適用于AI領域。”
能夠進行任意異構3D集成是Agilex所強調的一個特點，這使得Agilex可以根據需要任意集成包括以芯片間3D封裝互聯的嵌入式多芯片互聯橋接、包含收發器、自定義I/O和自定義計算芯片在內的芯片庫以及eASIC（英特爾去年收購的公司）定制芯片這些資源。
圖：Agilex能夠進行任意異構3D集成
這有賴于Intel最新推出的名為Foveros的全新邏輯晶圓3D堆疊技術，可實現在邏輯晶圓上堆疊邏輯處理單元。該技術首次將晶圓的堆疊從傳統的無源中間互連層和堆疊儲存晶片擴展到CPU、GPU和AI處理器等高性能邏輯晶圓。
“我們可以把不同類型的芯片，不同的半導體工藝節點封裝到FPGA內部” Dorsey 解釋何為任意集成，“這樣就可以根據客戶或市場的需求，把最合適的功能、Chiplet封裝到一起，以快速實現用戶交付。”
Intel的eASIC和ASIC提供了大量可重復使用的IP，這構成了其所謂的“自定義邏輯連續體”，使得Agilex的靈活性較FPGA多了一層延展。
有了靈活性和高性能，FPGA在系統中要充分發揮加速性能還需要與處理器之間保持一個高速通暢的連接，Intel的“內存一致性”技術派上了用場——他們不久前推出的內存一致性技術CXL是專為下一代數據中心應用開發的高速“CPU到設備”和“CPU到內存”的開放互連技術，可實現CPU與工作負載加速器(如GPU、FPGA和其他專用加速器)之間的高速、高效互連，該技術運行在PCIe GEN5上。Agilex是首款也是目前唯一一個支持Intel Xeon內存一致性的加速器，
圖：Agilex分成三個型號，通用型的F系列，強調高連接性能的I系列和高存儲、計算性能的M系列。
Agilex的產品線規劃顯示了Intel對于不同市場需求的定義，在網絡方面，一方面是更快的數據路徑，一方面是基礎設施架構優化和分散特性；在數據中心，融合工作負載需要加速，包括基礎設施、應用和存儲的加速；在5G，需要滿足對不同階段的快速響應和靈活性。
“只有Intel可以同時滿足靈活性、快速優化、全面自定義和定制化選擇這些選項，” Dorsey 說，“因為我們同時擁有FPGA、eASIC、ASIC和異構3D集成技術使我們形成了一個自定義邏輯體。”
顯然，對于Intel而言，Agilex的推出是其數據中心處理戰略的重要一環，而對于市場而言，智慧城市、智能制造、智能工廠等人工智能應用場景又多了一個不錯的選擇。
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