ADI收購了一家eFPGA公司，可重構芯片成為FPGA發(fā)展新風向？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）日前，F(xiàn)lex Logix在其官網(wǎng)發(fā)文稱，該公司已將其技術資產(chǎn)出售給一家大型上市公司，其技術資產(chǎn)和技術團隊已經(jīng)被收購，并且現(xiàn)有的客戶也已經(jīng)得到處理。據(jù)悉，這家發(fā)起收購的上市公司是ADI。

圖源：Flex Logix官網(wǎng)

對于收購Flex Logix，ADI 執(zhí)行副總裁兼業(yè)務部總裁 Gregory Bryant在LinkedIn相關帖子中表示，“我很高興歡迎Flex Logix的優(yōu)秀團隊加入ADI！這個團隊是[eFPGA]技術的領導者，在我們繼續(xù)引領智能邊緣的征程中，他們與我們一起前進。Flex Logix的eFPGA技術（可將FPGA結構無縫集成到SoC和ASIC 中）是讓我們能夠構建差異化平臺并幫助解決客戶最大挑戰(zhàn)的關鍵構建模塊之一。”

Flex Logix是誰？

介紹資料顯示，F(xiàn)lex Logix是一家總部位于美國的半導體初創(chuàng)公司，創(chuàng)立于2014年。Flex Logix公司創(chuàng)立的目標是助力打造具有行業(yè)競爭力的可重構芯片，為半導體和系統(tǒng)公司提供領先的eFPGA、DSP/SDR 和AI推理解決方案。

成立之初，F(xiàn)lex Logix主要提供IP解決方案，尤其是eFPGA的IP，借助這些IP，設計人員可以輕松地將FPGA嵌入到所設計的SoC中，打造成為具有可重構特性的芯片。2019年，F(xiàn)lex Logix宣布進軍芯片行業(yè)，并推出了一個MAC引擎，支持eFPGA將矩陣分解成向量后進行操作。

隨后，F(xiàn)lex Logix推出了號稱是全球最快的推理芯片——InferX X1芯片。Flex Logix在擁有數(shù)個專利的業(yè)界領先的eFPGA互連技術上，結合上述提到的專為AI推理運算而優(yōu)化的nnMAXtm乘加器（MAC）， 研發(fā)了InferXtm X1邊緣推理芯片。

產(chǎn)品信息顯示，InferX X1的推理體系結構針對邊緣應用程序所需的低延遲操作進行了優(yōu)化。它將眾多一維張量處理器與可重新配置的高帶寬，互連結合在一起。這使其有著極高的MAC利用率以及出眾的能效比——只需要一顆x32的DRAM， 就可以達到8TOPS的算力。這款芯片可以支持語音、圖像、視頻等任何基于TensorFlow-Lite或ONNX的模型和算法，特別適用于大型的模型算法和實時識別。Flex Logix當時表示，InferX X1的推理性能是當時市面上主流芯片的10倍。

2020年10月，F(xiàn)lex Logix進一步完善了InferX X1，并推出了InferX X1P1 PCIe板。InferX X1P1板卡是一個半高、半長的PCIe板卡，其上搭載有單顆InferX X1芯片和單個LPDDR4x DRAM。另外還有一個nferX X1P4 板，與X1P1尺寸相同，但搭載4顆InferX X1芯片。

除了自己推出推理芯片和板卡，F(xiàn)lex Logix也曾和其他廠商合作過芯片。2022年7月，F(xiàn)lex Logix與全球領先的無線連接和智能傳感技術及集成IP解決方案的授權許可廠商CEVA宣布成功推出世界上第一個集成CEVA-X2 DSP指令擴展接口的Flex Logix EFLX嵌入式FPGA (eFPGA)芯片產(chǎn)品。這款ASIC器件稱為SOC2，支持靈活和可更改的指令集，以滿足要求嚴苛且不斷變化的處理工作負載。該產(chǎn)品由Bar-Ilan大學SoC實驗室設計，并采用臺積電16 nm技術流片。

不過，到2023年有外媒報道稱，F(xiàn)lex Logix改變了其商業(yè)模式，從銷售人工智能加速器芯片轉變?yōu)槭跈郉SP和人工智能AI加速IP，以集成到實施視覺算法的SoC中。在此過程中，InferX X2芯片在流片之前就停止了，最新的InferX 2.5版成為Flex Logix可授權的IP產(chǎn)品。如果采用臺積電5nm工藝，InferX 2.5可實現(xiàn)5到6平方毫米芯片面積，并提供原生的INT16算力和DSP復數(shù)運算。

如今，回歸到IP業(yè)務的Flex Logix選擇了被并購的道路，已經(jīng)成為ADI麾下的一員。

eFPGA的價值

無論是芯片還是IP，F(xiàn)lex Logix最為人熟知的還是eFPGA。 所謂的eFPGA，全稱為嵌入式FPGA，顧名思義是將類似于FPGA的可編程邏輯陣列嵌入到ASIC或SoC中。

和ASIC相比，絕大多數(shù)的FPGA設計都無法達到同樣的運行頻率。但這其實是以己之短攻人所長，F(xiàn)PGA器件并不是以器件頻率高而取勝，其優(yōu)勢在于通過極高的硬件并行處理能力、深度流水線、以及高位寬總線等方式，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，尤其適用于需要大數(shù)據(jù)并行的推理應用。

eFPGA的本質也是可編程邏輯器件，不過eFPGA去除了傳統(tǒng)FPGA大量存在的IO資源。因此，和傳統(tǒng)FPGA器件相比，eFPGA具有很多突出的優(yōu)勢。首先，eFPGA具有更高的性能，其帶寬吞吐量不受IO限制，而是通過廣泛的并行接口連接到SoC上，數(shù)據(jù)吞吐能力顯著提升；其次，eFPGA具有更高的功效，由于去除了傳統(tǒng)FPGA里較為耗電的IO，eFPGA能效水平顯著提升；第三，eFPGA更具成本優(yōu)勢，傳統(tǒng)FPGA的邏輯資源和接口資源都是固定的，客戶只能挑選較為合適的FPGA產(chǎn)品，而eFPGA可以根據(jù)客戶的需求自主定義資源容量，不僅靈活性更高且性價比凸顯。

根據(jù)Achronix分享的數(shù)據(jù)，與獨立的FPGA相比，該公司提供的Speedcore eFPGA能夠帶來90%成本降低，59%功耗降低，10倍帶寬提升和90%延遲降低等優(yōu)點。

因此，將eFPGA植入到SoC里，可以幫助SoC提高整體性能，并降低系統(tǒng)功耗。同時，更為重要的一點是，相較于ASIC較為窄的應用面，eFPGA的加入拓寬了SoC的應用范疇，讓SoC具有了更高的靈活性，這就是可重構芯片的魅力。

eFPGA是可重構的理想方案

一般而言，eFPGA的開發(fā)流程與傳統(tǒng)FPGA、ASIC或SoC的開發(fā)流程并無二致，總結起來都是邏輯綜合、布局布線、時序優(yōu)化等。而當SoC中有了eFPGA，就可以體現(xiàn)出很好的可重構優(yōu)勢。

對于可重構芯片的概念，大家都已經(jīng)不陌生。將eFPGA嵌入到SoC之后，可以讓SoC的使用更加靈活。比如，設計人員可以通過eFPGA作為GPIO資源，這個時候只需要很少的邏輯資源就可以豐富接口資源，這種方式并不擔心板級硬件方案的變化。同時，和大量配置GPIO資源的PLD相比，有著很高的性價比優(yōu)勢。

eFPGA還可以作為SoC里面的協(xié)處理器，如上所述，高數(shù)據(jù)并行是FPGA的典型優(yōu)勢，因此可以幫助CPU處理器大數(shù)據(jù)，在英特爾和AMD公司的芯片都已經(jīng)有具體的應用。同時，F(xiàn)PGA作為協(xié)處理器時，設計人員通過對FPGA進行特定程序算法優(yōu)化，可以大大提高對特定應用程序的執(zhí)行效率，同時還可以大大降低系統(tǒng)的功耗，并降低系統(tǒng)TCO。

eFPGA也可以是SoC里面單純的加速器，在自動駕駛、5G、計算存儲加速和人工智能等領域，eFPGA有著非常廣闊的空間。Achronix此前指出，和傳統(tǒng)FPGA不同，其他ASIC處理單元和eFPGA之間的互連功能也可以針對低延遲和高帶寬進行優(yōu)化，值得eFPGA作為加速器可以全面優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸。

此外，eFPGA還有一個典型的應用就是作為協(xié)議棧，其靈活性可以讓SoC支持更多的協(xié)議，這在今天的工業(yè)自動化領域是非常重要的一點。

當然，使用eFPGA也伴隨著一些挑戰(zhàn)。首先是制程兼容性，當前Achronix的Speedcore eFPGA IP可用于臺積電的16FF+、16FFC、12FFC、7nm、5nm和3nm工藝技術節(jié)點，但并不是所有eFPGA都是全節(jié)點覆蓋，這會給eFPGA的使用帶來一些限制。其次是對于邏輯資源的判定，用戶對于可重構芯片的定義是提供恰到好處的邏輯資源以提供自由使用，過多或過少都會出現(xiàn)一些問題。還有，eFPGA的本質還是FPGA，雖然當前FPGA工具已經(jīng)足夠強大，但是其應用門檻依然存在。

結語

根據(jù)貝哲斯咨詢的預測數(shù)據(jù)，全球FPGA市場規(guī)模預計將從2023年的81億美元增長到2028年的156億美元。FPGA主要有三個產(chǎn)品類型：千萬門級FPGA芯片、億門級FPGA芯片以及嵌入式可編程器件，其中eFPGA便屬于嵌入式可編程器件。eFPGA的優(yōu)勢在于靈活性，能夠提供設計復用能力、在產(chǎn)品定型后修復錯誤或更改算法的能力。雖然整體FPGA市場仍然是“小而美”，不過eFPGA有望隨著可重構芯片的發(fā)展，賦能更廣泛的終端市場。