5G网络“万亿级”赛道开启！ 赛灵思最强FPGA真是一剂“猛药”？
如今，无论是在数据中心还是在核心或城域网，来自视频流、企业、物联网和智能器件等各领域的数据，已经使得每年带宽的年复合增长率高达51%。但接下来，随着5G时代的到来，5G网络大规模投入运营之后，网络流量将再度出现更大幅度的增长，这也会进一步逼迫应用端对现有空间和功耗范围内功耗优化吞吐量与计算密度的需求不断提高。据赛灵思预测，5G时代，带宽会增长100倍，这将对核心网、数据中心和流量管理带来巨大的压力，同时也会促进市场对核心网的需求扩展年复合增长率达到313%，预计2021年和2022年在这方面会有越来越多的开支和投入。
这也是为何业界需要更强力且灵活性不同以往的全新计算加速方案，来应对5G时代变幻莫测的网络应用挑战。尽管当下正值疫情期间，但坚持产品创新不断的赛灵思仍然通过线上发布会的形式，对外发布全新的ACAP的第三代产品，即Versal Premium系列。据悉，该处理器采用台积电7nm制程工艺，融软件可编程能力与动态可配置硬件加速、预制连接和安全功能为一体，为加快产品上市进程提供了强大引擎。现场，赛灵思大中华区销售副总裁唐晓蕾、赛灵思产品线营销与管理高级总监Sumit Shah以及赛灵思高端ACAP与FPGA高级产品线经理Mike Thompson（从左至右）三位高管也通过线上视频的方式，为与会媒体和分析师详细介绍了Versal Premium的“极致性能”以及赛灵思对于5G网络时代的独到思考。
赛灵思大中华区销售副总裁唐晓蕾、赛灵思产品线营销与管理高级总监Sumit Shah、赛灵思高端ACAP与FPGA高级产品线经理Mike Thompson（从左至右）
相比前一代产品来说，Versal Premium系列可提供比当前FPGA高达三倍的吞吐量，且内置以太网、Interlaken和加密引擎以打造快速、安全的网络。该系列提供了当前部署主流FPGA两倍的计算密度，同时还面向持续扩展的多元化且不断演进的云工作负载及网络工作负载，提供了灵活应变的能力。赛灵思产品和平台营销副总裁Kirk Saban表示：“Versal Premium系列将ACAP推向了一个新高度，通过网络硬核IP的突破性集成，成就了单芯片400G和800G的解决方案。面向下一代网络和云部署，Versal Premium在软件和硬件开发者皆可轻松编程的可扩展平台上，提供了出色的带宽和计算密度，实现了加速功能的优化并大幅降低了总拥有成本。”
超越“摩尔定律”的秘诀
过去，在摩尔定律之下，每一代芯片都比上一代提升了15%到20%，而现在产业希望芯片性能翻倍增长，甚至几何级数增长，但如今的芯片设计周期已经远远追不上创新速度。因此，业界也越来越多的传出“摩尔定律放缓甚至消亡”的声音，似乎这一被沿用很多年的定律忽然之间对整个行业的影响不复存在了。
因此，如今的芯片设计大厂们都开始“曲线救国”，寻找能够“超越摩尔定律”的秘诀，赛灵思自然也是其中一员。本次发布的Versal Premium就是最好的印证，据赛灵思介绍，Versal Premium对下一带带宽处理速度突破很大的限制，即拥有最先进的112G PAM4收发器的9Tb/s串行带宽，5Tb/s集成以太网吞吐量和1.6Tb/s线路速率加密，同时做到2倍计算密度的灵活应变加速，突破性集成了功耗优化的网络硬核，它能够以3倍带宽打造最快速、最安全的网络。
而这其中，也存在着诸多挑战，赛灵思高端ACAP与FPGA高级产品线经理Mike Thompson分析到：“随着摩尔定律的消亡，晶体管不会自然而然变得更快、功耗更低或者成本更低，因此我们需要新的创新去突破芯片节点式的技术推进。绝大多数创新都是来自于集成，比如我们看一下我们集成的这些技术和之前FPGA进行比较的话，可以说有很多都是可以被我们的产品取代的现有技术，正是通过这样的方式，我们才能够超越摩尔定律。而且除此以外，我们ACAP尤其是Versal Premium它的集成非常丰富，也是非常广泛的，比如我们有应用处理器、实时处理器、平台控制器，还有存储器界面和各种各样的连接，所有这些都能够为客户提供非常高效的解决方案，所以客户不需要拿一块很大的板上面各自去装，只需要一个器件Versal Premium就可以实现了。”
“自适应”AI加速的重要性
当然，为了能够适应这一产品的主战场即5G网络基础设施的应用需求，背后必然少不了强大的AI加速和处理能力。如今，各类应用场景对智能化需求的持续高涨，AI加速器也越来越多的被嵌入到相应的设备当中，成为提升智能特性以及加速数据处理的关键角色。这种加速，其实就类似于90年代末和2000年代初的DSP淘金热。当时，随着有线和无线通信的兴起，市场纷纷推出高性能的DSP协处理器以应对基带处理的挑战，与DSP协处理器一样，AI加速器的目标是找到执行海量运算所需最快、最节能的方式。
但如今，各类数据的涌现，让AI硬件加速器的设计也遇到不小的困难，主要问题在于如此多的数据，并且所需的准确性和响应时间又千差万别，因此设计人员需要明确针对的数据结构类型，从而选择相对应的架构。Versal Premium也正是为解决这类问题应运而生， Mike Thompson告诉记者：“其实，Versal Premium产品组合是非常广泛的，它包含有一个专门系列的产品就是去服务AI方面的需求。它在图形识别方面特别出色，尤其是DSP，比如根据我们前代产品来开发DSP算法的客户。而且，Versal Premium和ACAP可以支持非常广泛的数据类型，可以支持很多种的算法，这些算法就能够包含所有这些数据类型，可以通过Versal Premium和ACAP非常轻松容易地去做加速。”
Mike Thompson相信，随着越来越的客户认识到ACAP的实力，赛灵思也会越来越多的获得在这方面客户的市场份额，尤其是GPU的客户。因为现在，“可能很多客户对我们的了解还不够深入，尤其是我们Versal Premium，比如说它有非常优越存储器的带宽，而且它有非常优越的片上存储器，它能够批量处理一次一个的任务。而且FPGA吞吐量的特性是它要做大批量的处理，所以会形成时延瓶颈，所以有很多小的任务必须积少成多之后才去交给GPU去处理，这就会导致性能低下，时延变长，而且客户也不愿意在旁边等着这个过程的完成。还有ACAP和FPGA我们一次可以只处理一项工作任务，比如说CPU可以直接把这项任务直接交给我们的虚拟加速器就可以非常轻松，以便迅速的去完成。”凭借这种“自适应”的应用优势，编者也相信后续Versal Premium系列在各类核心应用场景中必然获得远甚于GPU的市场份额支持。
能否赶上中国5G网络基建潮？
前期所做的一切，都是为了后期抢占海量的应用市场做铺垫。众所周知的是，如今中国在5G网络基础设施建设的速度非同一般，越来越多的芯片厂商为了赶上这波热潮都在加速和努力推进新品的研发和市场布局。日前，据央视新闻报道，从三大运营商获悉，截至今年2月底，我国80%的5G网络建设按计划实施。
而3月6日，中国移动也宣布启动今年5G二期无线网主设备采购，截至2月底，中国移动基站数已超过8万个，5G套餐用户数已达1000万。同时，中国移动表示，今年“建设30万个5G基站，5G网络覆盖全国地级以上城市”的目标不变，计划四季度实现5G独立组网商用，建成全球规模最大的5G网络。
其他两家主要运营商也不甘示弱，日前，中国电信和中国联通也表示，力争在2020年上半年完成47个地市、10万个5G基站的共同建设任务。其中，中国联通计划2020年实现全国所有地市5G覆盖。目前，中国电信与中国联通已经在31个省开通5G共建共享，在全国50多个城市实现5G正式商用。据了解，2020年全国将建设开通完成55万个5G基站。
这对赛灵思来说，无疑是拓展网络计算加速平台业务的重大机遇。但据记者了解，Versal Premium系列只有到2021年上半年才能开始拿到样品，这是否意味着赛灵思难以赶上这波基建热潮了？Mike Thompson并不这么认为，他表示：“5G的运营商在无线网络端一般使用的是Versal的AI Core系列产品，该产品到今年年底应该能够大规模生产，所以我们Versal系列产品可以很好地满足电信运营商的需求。但核心网络，它的高峰应该是在2023年，也就是三年之后，并不是说5G本身，核心网络建设要比无线网的投资要晚两到三年的时间，所以如果客户现在能够用Versal Premium去做开发和设计，是能够赶上2023年收入爆增的机遇。因此，我们现在推出Versal Premium也是帮助客户能够抓住2023年销售的机遇，并且从现在开始进入我们的生态。”
因此目前，根据赛灵思透露，已经能够看到有很多的市场都表现出对Versal Premium非常浓厚的兴趣，比如说电信领域，全域网、交通网，以及来自于数据中心加速、测试和测量领域的客户都希望拿Versal Premium去做有关的测试。而随着后续越来越多成功测试案例的出现，相信赛灵思也能够借此更大范围的推广这一“史上最强”FPGA方案，进而加速全球5G网络服务的大面积铺设。