加速 AI 应用落地！看 Xilinx 如何从 Intel、NVIDIA 群强中崛起

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AI（人工智慧）俨然是近年全球科技产业最重要的热门词汇，做为生产 AI 创新核心晶片的供应商们，自然也不能放过借助这项重要技术应用重新洗牌的机会。除了 Intel、NVIDIA、Qualcomm等晶片巨头皆在 AI 布下重兵，FPGA 大厂 Xilinx 同样投入 AI 战场，且发展势头强劲。

美国时间 2019 年 1 月 23 日，美国老牌晶片大厂 Xilinx 公布 2019 财年第三季（截至 2018 年 12 月 29 日为止）财报单季营收来到 8 亿美元，这已是 Xilinx 连 13 季营收 YoY 成长，也让 Xilinx 股价站上每股 106 美元，回首 2016 年底以前，Xilinx 每股在 40、50 美元徘徊。截至今日，Xilinx 股价已超过每股 130 美元。

▲ Xilinx 历年季度营收状况。 (Source：Xilinx)

Xilinx 被视为下一个 NVIDIA，也是在苹果、高通、NVIDIA、AMD 等大厂之外，被台积电视为重要的 7 奈米客户伙伴。Xilinx 如何迎来这华丽转身？

FPGA 为何在 AI 浪潮中出线

对科技产业不陌生的人，对 Xilinx 第一印象就是 FPGA（可编程逻辑闸阵列）产品的供应商。Xilinx 与现已被 Intel 所收购的 Altera 并称全球 FPGA 两大翘楚。Xilinx 为何在这波 AI 浪潮中崛起，关键也在 FPGA。

FPGA 先天本身就具备平行运算与高度弹性可配置的能力，能灵活运用在诸多不同的垂直应用市场，像是量测、通讯基础建设、ADAS（先进辅助驾驶系统）、资料中心加速元件与国防航太等领域。在更早之前，FPGA 甚至是被用来做为终端产品初期量产的重要元件，在逐渐大量量产之后，才会以 ASIC 或是 ASSP 所取代。

▲ FPGA与 CPU、GPU 相比，拥有低延迟的优势。 (Source：Xilinx)

但 FPGA 先天上也有弱势──初期开发相对不易，研发人员不易将常见的 C 语言等常见的程式语言移植到 FPGA 上，所以 FPGA 的能见度不如 CPU 或是 GPU 等来得这么高。

不过，Xilinx 在这几年不断致力于开发工具的改善，再加上 FPGA 产品整合了 Arm 的 CPU 之后，进一步扩展了使用族群，让市场大多数的 Arm 相关工程师也能接触 Xilinx 的产品，在能见度上确实有了不少提升。

Xilinx 凭藉着 FPGA 与 NVIDIA、Intel 共同争抢 AI 加速器市场，AI 加速器主要分为模型训练（Training）与事件推论（Inference），自 2017 年开始发展至今，在模型训练端虽然被 Intel 与 NVIDIA 等业者所把持，但近期却没有新的晶片推出，反倒是在事件推论方面有不少的着墨，这也不难想像，这个领域其实商机无穷。

出手快速、拉高规格抢占市场

包含 GPU、FPGA、ASIC、仿人脑晶片都是 AI 加速器的技术架构，GPU 阵营如 NVIDIA，FPGA 阵营则如 Intel Altera 与 Xilinx。Intel Altera 与 Xilinx 在这近半年，其实都有揭露新产品的细节，但以规格来看，Altera 仍然沿用四核的 Cortex-A53，相较于Xilinx ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platform）系列的双核 A72 设计，再加上 Xilinx 在 ACAP 平台又再搭配 AI 与 DSP 引擎，对应不同的工作负载，两者相较之下，后者显然有满满的诚意。

▲Xilinx 推出的 ACAP 平台系统架构图。(Source：Xilinx)

另外，Xilinx 在产品开发工具上，也不断地持续精进，希望提升开发人员的开发速度，以进一步因应变化快速的市场。以 Versal 元件与 Vivado 开发工具为基础，串连起硬件与软件开人员，再搭配函式库与 API，让软件应用与 AI 模型开发人员也能使用该平台，满足其开发需求。

▲ Xilinx 的 Versal 元件开发平台示意图。(Source：Xilinx)

而 Xilinx 的另一利基点在于，合作伙伴台积电的 7nm 产能供应无虞，ACAP 系列中的 AI Core 与 Prime 系列，可在 2019 年下半年问世应不是太大的问题，反倒 Intel 在 10 奈米产能状况仍然不甚明朗的情况下，新一代的 FPGA 产品能否顺利送到客户手上，恐怕仍有变数，这一来一往之间，不难想见 Xilinx 的 ACAP 在市场更具市场优势。

在资料中心的 FPGA 应用上，Xilinx 在去年 10 月 Xilinx 推出了资料中心所需要的推论加速卡 Alveo，手牵百度、浪潮等内地网络巨擘，从 CSP（云端服务供应商）不断开发新型态的商业模式的情况下，自然就会产生多元的工作负载，在这样的基础之上，再加上 FPGA 本身就具备高度弹性配置的能力，选用 FPGA 为基础的加速卡，自然就能为资料中心的负载配置多了不少选择的空间，同时也能对应不同的应用场景。

总结来看，Xilinx 虽然在 16 奈米制程的产品线停留了不少的时间，但在这段期间，持续开发出因应不同市场需求的产品线，涵盖车用、通讯建设、工业自动化、量测与国防航太等，再加上 Xilinx 推出推论加速卡，锁定资料中心领域，Xilinx 建立起有别于 CPU 与 GPU 的特色，透过 FPGA 在广泛的 AI 市场中走出一条自己的路。

Versal产品组合	主要市场	重要特性
Versal AI核心	资料中心、无线	最高水准智慧引擎运算
Versal AI边缘	汽车、无线、广播、A&D	紧密热度范围下高效智慧引擎数降至5W
Versal AI RF	无线、A&D、有线	直接RF转换器与SD-FEC
Versal Prime	资料中心、有线	带整合型Shell的基准平台
Versal Premium	有线、测试与测量	搭载最高水准自行调适引擎的高阶平台，112G SerDes和600G整合IP
Versal HBM	资料中心、有线、测试与测量	带HBM的高级平台

▲ Xilinx 推出一系列 Versal 产品组合与RoadMap。 (Source：Xilinx)

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(首图来源：Xilinx Facebook)

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