全新英特爾? Agilex? FPGA 和 SoC 家族產(chǎn)品解析

在近日于硅谷舉辦的英特爾 On 技術(shù)創(chuàng)新峰會上，英特爾預先展示了代號為 Sundance Mesa 的英特爾AgilexFPGA 和 SoC 家族新品。該系產(chǎn)品采用英特爾AgilexFPGA 家族早期產(chǎn)品的多項創(chuàng)新技術(shù)，為邊緣應用、嵌入式應用和網(wǎng)絡應用帶來出色的能效表現(xiàn)。

這些技術(shù)上的進步，使新產(chǎn)品具有外形規(guī)格更小、功耗已優(yōu)化等特性，因此適用于多種應用，包括工業(yè)、廣播、汽車、通信、消費、測試和測量以及醫(yī)療市場的不同工作負載。這一英特爾 Agilex FPGA 和 SoC 家族新品采用英特爾 7制程工藝、單體結(jié)構(gòu)和數(shù)項新架構(gòu)特性，可提供更低功耗水平和更小外形規(guī)格。

新品承襲了英特爾 Agilex FPGA 早期產(chǎn)品多項重要的架構(gòu)特性，包括采用了第二代英特爾 Hyperflex FPGA 架構(gòu)。在該架構(gòu)下，整個 FPGA 布局采用的是 Hyper-Register。這些寄存器能夠幫助英特爾 Quartus Prime 軟件大幅提升英特爾 Agilex FPGA 邏輯結(jié)構(gòu)中實例化設(shè)計的性能，并降低其功耗。

這一英特爾 Agilex FPGA 和 SoC 家族新成員的架構(gòu)設(shè)計能夠帶來多種可調(diào)整和可擴展的功能。它們將高能效的英特爾 Agilex FPGA 邏輯結(jié)構(gòu)與豐富的知識產(chǎn)權(quán) (IP) 模塊和多種連接選擇相結(jié)合，其中就包括可支持 28.1 Gbps 數(shù)據(jù)速率和 PCIe 4.0 接口協(xié)議的高速收發(fā)器。

新品同時還支持 DDR4、LPDDR4、DDR5 和 LPDDR5 SDRAM 內(nèi)存，輸出電壓范圍在 1.05 V 與 3.3 V 之間的通用 I/O，以及配備基于多核 Arm Cortex CPU 的硬核處理器系統(tǒng) (HPS)。在硬核處理器系統(tǒng)中，兩個 Arm Cortex-A76 處理器內(nèi)核最高頻率為 1.8 Ghz，兩個 Arm Cortex-A55 處理器內(nèi)核最高頻率為 1.5 GHz。處理器內(nèi)核可通過 Arm 的 DynamIQ 多核處理器技術(shù)實現(xiàn)耦聯(lián)，將 Arm Cortex-A76 CPU 和 Cortex-A55 CPU 結(jié)合起來構(gòu)成 FPGA 的首個非對稱 Arm 應用處理器集群，為邊緣應用帶來更低的功耗和更好的性能。

此外，客戶還可以通過使用功能安全 (FuSa) 技術(shù)和集成式安全設(shè)備管理器 (SDM) 打造安全可靠的系統(tǒng)，在單一 FPGA 家族中提供高級安全功能。

這些英特爾 Agilex FPGA 和 SoC 新品的 FPGA 邏輯結(jié)構(gòu)中加入了采用 AI 張量模塊的增強型數(shù)字信號處理 (DSP) 功能模塊。該模塊承襲了英特爾 Agilex FPGA 家族早期產(chǎn)品配備可變精度 DSP 模塊，支持多種 AI 工作負載的設(shè)計。除此之外，新品還增加了源自英特爾 Stratix 10 NX FPGA 所用張量模塊的特性。采用 AI 張量模塊的增強型 DSP 具備兩種重要的新操作模式：面向 AI 的張量處理模式和可支持 FFT 濾波器和復數(shù) FIR 濾波器等信號處理應用的復數(shù)運算模式。

第一種模式利用 INT8 張量模式實現(xiàn) AI 增強，該模式可在采用 AI 張量模塊的增強型 DSP 中提供 20 次 INT8 乘法運算，與英特爾 Agilex FPGA 家族早期成員相比，INT8 計算密度提高了 5 倍。張量模式使用雙列張量結(jié)構(gòu)，同時具備 INT32 和 FP32 級聯(lián)和累加兩種能力，并且還支持塊浮點指數(shù)，可提升推理準確性和低精度訓練效果。除此之外，可變精度 DSP 功能模塊中的 AI 功能也得到了增強。當前，張量模式已從 4 個 INT9 乘法器升級到 6 個 INT9 乘法器。這種模式對以 AI 為中心的張量數(shù)學運算和各種 DSP 應用都非常有用。

第二種新模式是復數(shù)運算模式，可在進行復數(shù)乘法運算時將張量模塊的性能提高一倍。以往進行復數(shù)乘法運算時通常需要兩個 DSP 模塊，但這一英特爾 Agilex FPGA 和 SoC 家族新品卻可以在一個采用 AI 張量模塊的增強型 DSP 內(nèi)進行 16 位定點復數(shù)乘法運算。

英特爾 軟件工具將更具易用性，可進一步優(yōu)化 AI 資源的功耗與占用面積。這是 FPGA 行業(yè)中目前非常少見的一鍵式單一工作流，不僅能夠整合針對特定吞吐量和時延目標的 AI 框架（例如 TensorFlow 和 PyTorch），還可以創(chuàng)建自定義大小的推理 IP。

由于這一新品的主要側(cè)重點是為工業(yè)和視頻影像領(lǐng)域提供支持，因此其產(chǎn)品特性中增加了數(shù)個硬化連接接口。時間敏感網(wǎng)絡 (TSN) 控制器可支持工業(yè)網(wǎng)絡的確定性時延要求，而 MIPI PHY 接口可支持日益增長的帶寬需求，便于同最新圖像傳感器連接。

新英特爾 Agilex FPGA 和 SoC 產(chǎn)品采用英特爾 7 制程工藝打造而成，可以在 0.75 V 固定內(nèi)核電壓下運行，或者也可以通過英特爾 SmartVID 啟用可變調(diào)諧模式以進一步降低整體功耗。另外，這一英特爾 FPGA 和 SoC 家族新成員還實現(xiàn)了電源島和電源門控。

憑借這些架構(gòu)和制程工藝上的創(chuàng)新，全新英特爾 Agilex FPGA 和 SoC 家族產(chǎn)品與前幾代 FPGA 相比，能夠在降低整體功耗的同時實現(xiàn)更高性能。

此外，英特爾先進的制造能力可以保障供貨彈性，有望為客戶提供更理想的交貨周期，使供應鏈可預測。當前，英特爾正通過英特爾 Quartus Prime Pro 平臺提供全系新品的使用權(quán)限，藉此進一步鼓勵工程師社群免費試用這些新品。

審核編輯 ：李倩