目前有哪些性能強(qiáng)大的FPGA開發(fā)板

隨著人工智能、深度學(xué)習(xí)在市場(chǎng)越來(lái)越受歡迎，除了GPU、眾多獨(dú)角獸公司的AI專用芯片，FPGA同樣是深度學(xué)習(xí)的熱門平臺(tái)之一。本文將給大家介紹5款強(qiáng)大到不可思議的FPGA開發(fā)板，當(dāng)然價(jià)格也是高的離譜，肯能對(duì)于大多數(shù)工程師來(lái)說(shuō)，這些屬于求而不得的高端“玩具”。

Intel Stratix 10開發(fā)套件是包含各類軟硬件的完整設(shè)計(jì)環(huán)境，用于評(píng)估Stratix 10 FPGA的功能。該套件可用于通過(guò)符合PCI-SIG的開發(fā)板來(lái)開發(fā)和測(cè)試PCI Express 3.0設(shè)計(jì)。使用這些開發(fā)板可開發(fā)和測(cè)試由DDR4、DDR3、QDR IV和RLDRAM III存儲(chǔ)器組成的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)。通過(guò)使用FPGA夾層卡 (FMC) 連接器與FMC夾層卡連接，還可以開發(fā)模塊化和可擴(kuò)展設(shè)計(jì)。該套件支持JESD204B、Serial RapidIO、10Gbps以太網(wǎng) (10GbE)、SONET、通用公共無(wú)線電接口 (CPRI)、OBSAI等諸多協(xié)議。

開發(fā)板板載的主要FPGA是Intel公司的Stratix 10系列產(chǎn)品，相比前一代產(chǎn)品成本提供2X性能和超低功耗，具有幾個(gè)開創(chuàng)性的創(chuàng)新如新型的HyperFlex和架構(gòu)，能滿足日益增長(zhǎng)的帶寬和處理性能，從而滿足功率預(yù)算。嵌入硬件系統(tǒng)基于四核64位ARM Cortex-A53，采用Intel 14-nm Tri-Gate (FinFET)技術(shù)和混合性3D片上系統(tǒng)(SiP)技術(shù)，單片核多達(dá)550萬(wàn)和邏輯單元，多達(dá)96個(gè)全雙工收發(fā)器，數(shù)據(jù)速率高達(dá)28.3Gbps，主要用在計(jì)算和存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，光傳輸網(wǎng)絡(luò)，廣播，軍用雷達(dá)，醫(yī)療設(shè)備，測(cè)試和測(cè)量以及5G無(wú)線設(shè)備，ASIC原型。

Intel的全新系列Stratix 10產(chǎn)品可以說(shuō)是非常具有跨時(shí)代意義的，另外此系列的產(chǎn)品產(chǎn)品性也非常豐富，方便各種需求的公司選擇。確切的說(shuō)，ADS8-V1 評(píng)估板并不是一塊專為FPGA評(píng)估的板卡，而是為了支持ADI公司高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)連接到指定的 ADI 高速 ADC 評(píng)估板時(shí)，ADS8-V1 可用作數(shù)據(jù)采集板。ADS8-V1 上的 FPGA 設(shè)計(jì)用于支持最高速 JESD204B 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可充當(dāng)數(shù)據(jù)接收器，同時(shí) ADC 為數(shù)據(jù)發(fā)射器。

ADS8-V1EBZ接口外設(shè)如下：Xilinx Kintex Ultrascale XCKU040-3FFVA1156E FPGA一（1）個(gè)FMC +連接器一（1）個(gè)FMC +連接器支持二十（20）個(gè)16Gbps收發(fā)器DDR4 SDRAM簡(jiǎn)單的USB 3.0端口接口ADI強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集評(píng)估板可以應(yīng)用于航空航天和防務(wù)、電子監(jiān)控和對(duì)抗、儀器儀表和測(cè)量、通信測(cè)試設(shè)備、信號(hào)發(fā)生器（通過(guò)射頻傳輸音頻）、5G領(lǐng)域等。

REFLEX CES XpressVUP-LP9P是基于Virtex Ultrascale + VU9P FPGA的低配置PCIe網(wǎng)絡(luò)處理FPGA板，專為HPC等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該板提供2組DDR4，2組QDR2 +存儲(chǔ)器和2個(gè)QSFP28網(wǎng)箱，用于多個(gè)10GbE / 40GbE / 100GbE網(wǎng)絡(luò)解決方案。其主要的功能包括了：PCIe Gen3 x16、Xilinx Virtex UltraScale + VU9P FPGA、板載兩個(gè)DDR4和兩個(gè)QDR2 +獨(dú)立組、兩個(gè)QSFP28光纖籠用于多網(wǎng)絡(luò)解決方案、具有16個(gè)通道，8 Gb/s鏈路速率的PCIe接口（Gen3）等。

Xilinx Virtex UltraScale + 16nm FPGA：XCVU9P-L2FLGB2104E（生產(chǎn)）XCVU9P-L2FLGB2104E（生產(chǎn)）2,6 M系統(tǒng)邏輯單元270 Mb UltraRAM（UltraScale +提供高密度，雙端口，同步存儲(chǔ)器模塊）用于外部Xilinx USB電纜的JTAG連接器雙四SPI（x8）配置模式的2x Nor Flash通訊接口。

PCI Express x16（第1,2或3代）2 x QSFP28四光纖籠（2 x 4 XCVR：每條鏈路28 Gb/ s），支持10GbE / 40GbE / 100GbEQSFP28模塊支持的其他協(xié)議存儲(chǔ)板載DDR4,2x組64位+ 4位ECC，總共8GB板載QDR-II +，2x存儲(chǔ)區(qū)，18位，總共144Mbits功率

板載可編程PLL振蕩器（Si5345），高度靈活和可配置的時(shí)鐘發(fā)生器。板載高精度振蕩器為精確時(shí)間協(xié)議（PTP）以太網(wǎng)提供時(shí)鐘精確20MHz-0.05ppm，同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化IEEE 1588一個(gè)用于PPS（每秒脈沖）的同軸連接器，允許多個(gè)電子部件同步REFLEX CES XpressVUP-LP9P硬件框圖如下圖所示：

值得一提的是，XpressVUP在POWER9 CPU主機(jī)處理器（IBM）上支持CAPI 2.0，并且還支持IBM SNAP框架，只需很少的FPGA專業(yè)知識(shí)，SNAP框架允許應(yīng)用工程師在服務(wù)器環(huán)境中快速創(chuàng)建基于FPGA的加速程序。它使用IBM CAPI 2.0接口，該接口可在標(biāo)準(zhǔn)PCIe物理通道上運(yùn)行，但具有CPU和FPGA之間較低延遲和一致內(nèi)存共享的優(yōu)勢(shì)。NetFPGA-SUME是Digilent，劍橋大學(xué)和斯坦福大學(xué)之間的合作項(xiàng)目，是高性能和高密度網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的理想平臺(tái)。

NetFPGA-SUME采用賽靈思Virtex-7 690T FPGA，支持30個(gè)13.1 GHz GTH收發(fā)器，四個(gè)SFP + 10Gb/s端口，五個(gè)獨(dú)立的高速存儲(chǔ)器組，由500MHz QDRII +和1866MT / s DDR3 SoDIMM器件構(gòu)建，以及一個(gè)八通道第三代PCIe，可提供超大的吞吐量，并可支持大量高速數(shù)據(jù)流FPGA架構(gòu)和存儲(chǔ)器件，其它功能包括在FMC和QTH擴(kuò)展連接器以及SATA端口上共展示20個(gè)收發(fā)器。

NetFPGA-SUME的主要任務(wù)是為學(xué)生，研究人員和開發(fā)人員提供最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，無(wú)論是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)還是創(chuàng)建新的硬件和軟件應(yīng)用程序，該板可輕松支持四個(gè)10Gb/s以太網(wǎng)端口上的同時(shí)線速處理，并可在板上操作和處理數(shù)據(jù)。FPGA的強(qiáng)大還是在于其超靈活的可編程能力，隨著人工智能越來(lái)越受市場(chǎng)的喜愛，無(wú)論是GPU還是專用的AI芯片都不可能像FPGA這樣便于新進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的企業(yè)折騰、創(chuàng)新，帶著這種與生俱來(lái)的優(yōu)勢(shì)，相信FPGA的春天還很漫長(zhǎng)。