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本周三，賽靈思發布了全球邏輯密度最高的7nm芯片平臺Versal Premium，這是賽靈思自適應計算加速平臺（ACAP）的最新家族成員，也是目前該系列最高端的產品。Versal Premium專為在散熱條件和空間受限的環境下運行最高帶寬網絡，以及那些需要可擴展、靈活應變應用加速的云提供商而設計。
這就意味著，賽靈思想要進一步搶奪英偉達和英特爾的云端芯片市場份額。
最大賣點——自適應大帶寬
IDC數據顯示，2015年以來，全球數據量每年增長25%，預計到2025年，全球數據量將達到175ZB。伴隨數據快速且大量的增長，即便有邊緣計算分擔壓力，核心網仍然面臨巨大挑戰。根據Equinix的2019年全球互聯指數，核心網帶寬正在以51%的年復合增長率增長，區域客流容量將增加100倍，這些增長主要來自智能設備、物聯網、視頻流和企業。
這就要求云端芯片不僅需要有較高的處理性能，還需要有更大的帶寬才能滿足需求。因此，Versal Premium的新穎和獨到之處，也是其最大的賣點就在于，擁有112Gbps PAM4 收發器、數百 GbE （千兆位以太網）和 Interlaken 連接、高速加密以及內置 DMA、同時支持CCIX 和 CXL 支持的 PCIe Gen5。
這種獨到之處讓Versal Premium能夠滿足網絡流量大幅增長帶來的吞吐量與功耗的更高需求。Versal Premium提供最高達 9Tb/s 的可擴展、自適應串行帶寬。賽靈思將112G PAM4 收發器與集成的網絡功能模塊用于核心網、城域網和數據中心互聯（ DCI ）基礎設施，將每端口帶寬密度提高兩倍，并降低時延高達 50%。
根據賽靈思的說法，這種預制連接可實現安全的多太位以太網（ multi-terabit Ethernet ），靈活支持各種數據速率與協議。通道化以太網硬核能夠以最小占板空間提供高達 5Tb/s 的吞吐量，同時高速加密引擎可提供高達 1.6Tb/s 的加密線路速率吞吐量，并支持 AES-GCM-256/128、MACsec 和 IPsec 。
簡單來說，預構建連接能夠實現最快投入市場并提供ASIC級功耗和性能，同時滿足較高的安全需求。
另外，賽靈思高端ACAP 與FPGA 高級產品線經理Mike Thompson強調：“Versal Premium具有片上可編程網絡，可以在邏輯器件和連接界面之間實現高速通信而無需額外的資源。解決了傳統高性能、高帶寬設計遇到的瓶頸。”
用具體數據來說明，Versal Premium的多太比特（Multi-Terabit）吞吐量是賽靈思上一代產品的5倍，和市場上兩款產品對比也有明顯優勢。
異構集成滿足AI云加速需求
既然是ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platformlatform）的家族成員，Versal Premium自然也是整合了標量處理引擎、自適應硬件引擎和智能以及前沿的存儲器和技術接口。
稍作補充，ACAP是賽靈思在2018年3月推出的全新類型器件，旨在以靈活化的平臺幫助開發者更快推出產品。2018年10月，賽靈思推出了首款ACAP Versal產品系列，此后又發布了Versal AI Core系列和Versal Prime基礎系列，Versal Premium是Versal系列的旗艦產品。
既然是旗艦級產品，除了接口和帶寬的強勁性能，處理性能自然也需要提升。首先，由于Versal Premium集成硬核（以太網、Interlaken 和加密核心的等效邏輯密度）等效22個FPGA，這就讓集成外殼釋放更多邏輯用于定制，可以降低異構集成的總體擁有成本，并且更好地滿足差異化需求。
雷鋒網了解到，Versal Premium系列根據型號不同提供不同的IP核以及引擎，其中，標量引擎都采用相同的雙核Arm Cortex A72 應用處理單元以及雙核Arm Cortex R5F 實時處理單元，系統邏輯單元LUT從160萬個到740萬個不等，自適應引擎從72萬個到340萬，智能引擎DSP也從1900個到14000個不等。
需要注意，帶寬存儲性能的提升很難跟上計算力的快速提升。因此，為了實現更好的計算加速，Versal Premium提供1G片上存儲器帶寬，可以和計算引擎進行非常緊密地吻合，提高性能，降低功耗和延遲。另外，還有硬化的內存控制器，在DDR4、LPDDR4等外部硬化的存儲支持。
最終，這種異構引擎加上存儲器帶寬的解決方案體現出了相比CPU、GPU的性能優勢，在圖像分分類（ResNet50 (224x224)）、對象檢測（Yolov2 (608x608)）算法下，相比英偉達GPU有1.6-7.7倍的性能又是，在異常檢測（隨機森林算法）算法下，比英特爾的Intel Xeon處理器有65倍的性能優勢。
另外，Versal Premium還支持以嵌入式方式將預制連接與硬核集成到現有云基礎設施中。從基因組學、數據分析和視頻轉碼，到針對語音和圖像識別的 AI 推斷，提供高度集成的云就緒平臺，滿足多元化的工作負載需求。
進一步搶奪英偉達和英特爾云端市場份額
既然是要進入云端市場，那么生態就成為關鍵，這其中軟件又發揮著重要的作用。與Versal Premium配合的是Vitis統一軟件平臺與 Vivado設計套件，Vivado面向硬件開發者，Vitis統一軟件平臺可以降低軟件開發者開發硬件的難度，而數據科學家通過常用的框架開發的算法也能部署到Versal Premium。
賽靈思正在努力吸引軟件開發師、數據科學家和算法開發人員進入到賽靈思的生態系統。
Mike Thompson接受雷鋒網等媒體采訪時透露，Versal AI Core和Versal Prime現在已經是有幾百家客戶，客戶反饋都非常好。
他還表示：“Versal Premium和ACAP可以支持非常廣泛的數據類型和種的算法，能夠非常輕松容易地去做加速。我相信隨著越來越的客戶認識到ACAP的實力，我們也會越來越多的獲得在這方面客戶的市場份額，尤其是GPU的客戶。
“現在很多客戶對我們的ACAP了解還不夠深入，尤其是Versal Premium，它有非常優越存儲器的帶寬和片上存儲器，能夠批量處理一次一個的任務，不會出現GPU時延長的問題。” Mike Thompson進一步表示。
據悉，Versal Premium系列將于2021年上半年開始為早期用戶提供樣品。目前已提供文檔，客戶可立即使用 Versal Prime 評估套件開始原型設計。Versal Prime 器件與 Versal Premium 器件擁有眾多相同的架構模塊，支持引腳遷移至 Versal Premium。
Mike Thompson稱，“我們看到已經有很多的市場都對Versal Premium表示非常濃厚的興趣，比如電信方、全域網、交通網，也有來自數據中心加速和做測試測量的。現在客戶已經可以開始用Versal Premium進行原型設計。”
當然，Versal Premium作為一款旗艦產品，面向的客戶想要部署一些最尖端、最先進的技術來獲取市場份額，比如目前最熱門的5G核心網。Mike Thompson表示：“一般而言，核心網絡的建設要比無線網的投資要晚兩到三年的時間。所以如果客戶現在能夠用Versal Premium去做開發和設計，能夠趕上2023年5G核心網絡收入爆增的機遇。”
雷鋒網小結
雖然云端芯片市場的增速在放緩，未來的需求也會以增量為主。但這個市場的潛力依舊足夠大，利潤也足夠誘人，因此無論是巨頭還是初創公司都想要搶奪英偉達和英特爾在這一市場的份額。
對于賽靈思而言，其最優勢的產品是FPGA，但FPGA開發門檻較高，性能和帶寬也還不足以滿足大數據時代的需求。因此，賽靈思2018年推出了全新器件ACAP，并配合ACAP推出統一軟件平臺Vitis構建生態。如今相比前代產品2倍帶寬密度，功耗降低一半以上，占地面積降低一倍的Versal Premium推出，無疑是向云端市場發起更猛烈進攻的新開始。
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