本周三，賽靈思發(fā)布了全球邏輯密度最高的7nm芯片平臺Versal Premium，這是賽靈思自適應計算加速平臺（ACAP）的最新家族成員，也是目前該系列最高端的產品。Versal Premium專為在散熱條件和空間受限的環(huán)境下運行最高帶寬網絡，以及那些需要可擴展、靈活應變應用加速的云提供商而設計。

這就意味著，賽靈思想要進一步搶奪英偉達和英特爾的云端芯片市場份額。

最大賣點——自適應大帶寬

IDC數(shù)據(jù)顯示，2015年以來，全球數(shù)據(jù)量每年增長25%，預計到2025年，全球數(shù)據(jù)量將達到175ZB。伴隨數(shù)據(jù)快速且大量的增長，即便有邊緣計算分擔壓力，核心網仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。根據(jù)Equinix的2019年全球互聯(lián)指數(shù)，核心網帶寬正在以51%的年復合增長率增長，區(qū)域客流容量將增加100倍，這些增長主要來自智能設備、物聯(lián)網、視頻流和企業(yè)。

這就要求云端芯片不僅需要有較高的處理性能，還需要有更大的帶寬才能滿足需求。因此，Versal Premium的新穎和獨到之處，也是其最大的賣點就在于，擁有112Gbps PAM4 收發(fā)器、數(shù)百 GbE （千兆位以太網）和 Interlaken 連接、高速加密以及內置 DMA、同時支持CCIX 和 CXL 支持的 PCIe Gen5。

這種獨到之處讓Versal Premium能夠滿足網絡流量大幅增長帶來的吞吐量與功耗的更高需求。Versal Premium提供最高達 9Tb/s 的可擴展、自適應串行帶寬。賽靈思將112G PAM4 收發(fā)器與集成的網絡功能模塊用于核心網、城域網和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（ DCI ）基礎設施，將每端口帶寬密度提高兩倍，并降低時延高達 50%。

根據(jù)賽靈思的說法，這種預制連接可實現(xiàn)安全的多太位以太網（ multi-terabit Ethernet ），靈活支持各種數(shù)據(jù)速率與協(xié)議。通道化以太網硬核能夠以最小占板空間提供高達 5Tb/s 的吞吐量，同時高速加密引擎可提供高達 1.6Tb/s 的加密線路速率吞吐量，并支持 AES-GCM-256/128、MACsec 和 IPsec 。

簡單來說，預構建連接能夠實現(xiàn)最快投入市場并提供ASIC級功耗和性能，同時滿足較高的安全需求。

另外，賽靈思高端ACAP 與FPGA 高級產品線經理Mike Thompson強調：“Versal Premium具有片上可編程網絡，可以在邏輯器件和連接界面之間實現(xiàn)高速通信而無需額外的資源。解決了傳統(tǒng)高性能、高帶寬設計遇到的瓶頸?！?/p>

用具體數(shù)據(jù)來說明，Versal Premium的多太比特（Multi-Terabit）吞吐量是賽靈思上一代產品的5倍，和市場上兩款產品對比也有明顯優(yōu)勢。 

異構集成滿足AI云加速需求

既然是ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platformlatform）的家族成員，Versal Premium自然也是整合了標量處理引擎、自適應硬件引擎和智能以及前沿的存儲器和技術接口。

稍作補充，ACAP是賽靈思在2018年3月推出的全新類型器件，旨在以靈活化的平臺幫助開發(fā)者更快推出產品。2018年10月，賽靈思推出了首款ACAP Versal產品系列，此后又發(fā)布了Versal AI Core系列和Versal Prime基礎系列，Versal Premium是Versal系列的旗艦產品。

既然是旗艦級產品，除了接口和帶寬的強勁性能，處理性能自然也需要提升。首先，由于Versal Premium集成硬核（以太網、Interlaken 和加密核心的等效邏輯密度）等效22個FPGA，這就讓集成外殼釋放更多邏輯用于定制，可以降低異構集成的總體擁有成本，并且更好地滿足差異化需求。

雷鋒網了解到，Versal Premium系列根據(jù)型號不同提供不同的IP核以及引擎，其中，標量引擎都采用相同的雙核Arm Cortex A72 應用處理單元以及雙核Arm Cortex R5F 實時處理單元，系統(tǒng)邏輯單元LUT從160萬個到740萬個不等，自適應引擎從72萬個到340萬，智能引擎DSP也從1900個到14000個不等。

需要注意，帶寬存儲性能的提升很難跟上計算力的快速提升。因此，為了實現(xiàn)更好的計算加速，Versal Premium提供1G片上存儲器帶寬，可以和計算引擎進行非常緊密地吻合，提高性能，降低功耗和延遲。另外，還有硬化的內存控制器，在DDR4、LPDDR4等外部硬化的存儲支持。

最終，這種異構引擎加上存儲器帶寬的解決方案體現(xiàn)出了相比CPU、GPU的性能優(yōu)勢，在圖像分分類（ResNet50 (224x224)）、對象檢測（Yolov2 (608x608)）算法下，相比英偉達GPU有1.6-7.7倍的性能又是，在異常檢測（隨機森林算法）算法下，比英特爾的Intel Xeon處理器有65倍的性能優(yōu)勢。

另外，Versal Premium還支持以嵌入式方式將預制連接與硬核集成到現(xiàn)有云基礎設施中。從基因組學、數(shù)據(jù)分析和視頻轉碼，到針對語音和圖像識別的 AI 推斷，提供高度集成的云就緒平臺，滿足多元化的工作負載需求。

進一步搶奪英偉達和英特爾云端市場份額

既然是要進入云端市場，那么生態(tài)就成為關鍵，這其中軟件又發(fā)揮著重要的作用。與Versal Premium配合的是Vitis統(tǒng)一軟件平臺與 Vivado設計套件，Vivado面向硬件開發(fā)者，Vitis統(tǒng)一軟件平臺可以降低軟件開發(fā)者開發(fā)硬件的難度，而數(shù)據(jù)科學家通過常用的框架開發(fā)的算法也能部署到Versal Premium。

賽靈思正在努力吸引軟件開發(fā)師、數(shù)據(jù)科學家和算法開發(fā)人員進入到賽靈思的生態(tài)系統(tǒng)。

Mike Thompson接受雷鋒網等媒體采訪時透露，Versal AI Core和Versal Prime現(xiàn)在已經是有幾百家客戶，客戶反饋都非常好。

他還表示：“Versal Premium和ACAP可以支持非常廣泛的數(shù)據(jù)類型和種的算法，能夠非常輕松容易地去做加速。我相信隨著越來越的客戶認識到ACAP的實力，我們也會越來越多的獲得在這方面客戶的市場份額，尤其是GPU的客戶。

“現(xiàn)在很多客戶對我們的ACAP了解還不夠深入，尤其是Versal Premium，它有非常優(yōu)越存儲器的帶寬和片上存儲器，能夠批量處理一次一個的任務，不會出現(xiàn)GPU時延長的問題?！?Mike Thompson進一步表示。

據(jù)悉，Versal Premium系列將于2021年上半年開始為早期用戶提供樣品。目前已提供文檔，客戶可立即使用 Versal Prime 評估套件開始原型設計。Versal Prime 器件與 Versal Premium 器件擁有眾多相同的架構模塊，支持引腳遷移至 Versal Premium。

Mike Thompson稱，“我們看到已經有很多的市場都對Versal Premium表示非常濃厚的興趣，比如電信方、全域網、交通網，也有來自數(shù)據(jù)中心加速和做測試測量的?，F(xiàn)在客戶已經可以開始用Versal Premium進行原型設計?！?/p>

當然，Versal Premium作為一款旗艦產品，面向的客戶想要部署一些最尖端、最先進的技術來獲取市場份額，比如目前最熱門的5G核心網。Mike Thompson表示：“一般而言，核心網絡的建設要比無線網的投資要晚兩到三年的時間。所以如果客戶現(xiàn)在能夠用Versal Premium去做開發(fā)和設計，能夠趕上2023年5G核心網絡收入爆增的機遇?！?/strong>

雷鋒網小結

雖然云端芯片市場的增速在放緩，未來的需求也會以增量為主。但這個市場的潛力依舊足夠大，利潤也足夠誘人，因此無論是巨頭還是初創(chuàng)公司都想要搶奪英偉達和英特爾在這一市場的份額。

對于賽靈思而言，其最優(yōu)勢的產品是FPGA，但FPGA開發(fā)門檻較高，性能和帶寬也還不足以滿足大數(shù)據(jù)時代的需求。因此，賽靈思2018年推出了全新器件ACAP，并配合ACAP推出統(tǒng)一軟件平臺Vitis構建生態(tài)。如今相比前代產品2倍帶寬密度，功耗降低一半以上，占地面積降低一倍的Versal Premium推出，無疑是向云端市場發(fā)起更猛烈進攻的新開始。

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