2019年12月，第3屆賽靈思開發(fā)者大會（XDF）亞洲站在北京盛大舉行，賽靈思總裁兼CEO（首席執(zhí)行官）Victor Peng稱三大戰(zhàn)略成效顯著，例如數(shù)據(jù)中心業(yè)務，在2019年9月結(jié)束的最新的一個季度，業(yè)務同比增長24%；核心業(yè)務之一的汽車業(yè)，在ADAS領域出貨超6700萬片；平臺轉(zhuǎn)型方面，硬件的Versal（采用自適應計算架構(gòu)）樣片已經(jīng)推出，并出爐了4款Alveo加速器卡；軟件方面祭出了統(tǒng)一開發(fā)平臺Vitis。

數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢是什么？賽靈思的芯片、加速卡和軟件是如何應對千變?nèi)f化的創(chuàng)新應用的？

Victor Peng稱，賽靈思的目標是“打造靈活應變、萬物智能世界”。為此，公司有三大戰(zhàn)略：①數(shù)據(jù)中心優(yōu)先；②加速核心市場發(fā)展；③驅(qū)動自適應計算。歸根結(jié)蒂，三大戰(zhàn)略都是讓更多的軟件和硬件開發(fā)者能使用并受益于賽靈思強大的自適應平臺。

1 數(shù)據(jù)中心迎來顛覆性變革

爆炸性增長的數(shù)據(jù)帶來了數(shù)據(jù)中心顛覆性的變革：需要高吞吐量的性能，極低的延時，同時要面對摩爾定律消亡帶來的性能提升瓶頸。圖靈獎得主John Hennessy 和Dave Patterson 最近都提到，架構(gòu)創(chuàng)新已經(jīng)進入到了一個新的黃金時代。因為傳統(tǒng)架構(gòu)對于現(xiàn)在的任務應用已經(jīng)應付不了，行業(yè)亟需架構(gòu)的創(chuàng)新。為此，賽靈思的產(chǎn)品和平臺在領域特定結(jié)構(gòu)、異構(gòu)計算加速、近網(wǎng)絡計算和近存儲數(shù)據(jù)方面實現(xiàn)了創(chuàng)新。

賽靈思的數(shù)據(jù)中心業(yè)務發(fā)展強勁，在2019年9月結(jié)束的最新的一個季度，業(yè)務同比增長24%，季度增長92%。實際上，賽靈思在數(shù)據(jù)中心的量產(chǎn)部署還處于非常早期的階段，這種增長反映了自適應計算優(yōu)勢的開啟。

1.1 打造生態(tài)系統(tǒng)

賽靈思的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展很快，主要的OEM（原廠）像戴爾、HP、浪潮等已經(jīng)建立基于賽靈思Alveo加速器卡的系統(tǒng)了，還有業(yè)界領先的經(jīng)銷商也已經(jīng)加入賽靈思的生態(tài)系統(tǒng)，例如Clolfax, Ingram。在軟件生態(tài)系統(tǒng)方面，有越來越多的做視頻、數(shù)據(jù)分析、機器學習、生命科學、金融等的獨立軟件提供商（ISV）與賽靈思合作。目前，賽靈思已經(jīng)培訓工業(yè)界及學術界7千多名開發(fā)人員，約有800多個加速器合作伙伴，而且有95個發(fā)布的應用。

1.2 加速計算、存儲、網(wǎng)絡

從計算加速和傳統(tǒng)CPU比較的例子可見，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心服務器有1個CPU連接網(wǎng)絡，通過NIC（網(wǎng)絡接口控制器）和PCIe連接到存儲設備。而當CPU 擁有賽靈思FPGA，以及很快即將推出的賽靈思Versal ACAP（自適應計算加速平臺）的加速，將會實現(xiàn)速度的巨大提升（如下圖）。

例如生命科學公司lllumina，它在基因組分析應用上提速了90倍。Aupera公司每單元每瓦特的性能提升了33倍，換句話，1個Aupera產(chǎn)品相當于30多個服務器。

然而，計算加速并不是賽靈思在數(shù)據(jù)中心唯一發(fā)揮作用的地方。在存儲加速領域，賽靈思也在廣泛部署，已經(jīng)和IBM、美光、三星等開展了合作，部署加速存儲和計算存儲，從而可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在最近的地方處理。眾所周知，很多地方的數(shù)據(jù)增長是呈指數(shù)級的，存儲和搜索的響應是非常關鍵的，賽靈思的產(chǎn)品也可以加速。具體地，可以加速壓縮/解壓縮、解密。賽靈思單一的加速器可以把加速性能提升4倍（如下圖），而且是非常線性的。

另外，賽靈思也提供網(wǎng)絡加速（如下圖），例如在SmartNIC行業(yè)剛剛開始采用網(wǎng)絡加速的領域。SmartNIC可以通過移除惡意數(shù)據(jù)包提供更好的安全性，并通過將網(wǎng)絡堆棧從CPU卸載到SmartNIC來加速數(shù)據(jù)包處理。這不僅打破了網(wǎng)絡性能瓶頸，而且縮短了CPU應用執(zhí)行的周期，從而提高了TCO（總擁有成本）。

對于雙插槽DC（數(shù)據(jù)中心）服務器，使用基于賽靈思的智能網(wǎng)卡，數(shù)據(jù)吞吐量加快了3~6倍，CPU利用率提高了1.5倍。賽靈思芯片是軟硬件可編程的，因此可實現(xiàn)用1個開發(fā)板，定制化地滿足不同客戶部署的需求。

1.3 數(shù)據(jù)中心的未來：分布式自適應計算

數(shù)據(jù)中心的未來發(fā)展趨勢是什么？首先，業(yè)界對數(shù)據(jù)中心的需求是不斷增長的，這是不會改變的，分為公有云、私有云、混合云或企業(yè)等。其次，數(shù)據(jù)中心運營商們都想大幅提升數(shù)據(jù)集的利用率，提高高性能，并減少能耗，降低OPEX（資本性支出）/TCO。這可以通過可分解和可組合的方式實現(xiàn)，具體地，使用SmartNIC、固態(tài)硬盤和計算加速器將資源分解為單獨的CPU庫來實現(xiàn)，然后根據(jù)需要組合這些資源，以滿足任何工作負載的需要（如下圖）。

例如，如果控制和網(wǎng)絡密集型工作負載是基于CPU的，只要把更多資源分配給CPU就可以了。對于工作與計算為基礎的項目，例如AI網(wǎng)絡等，也可以給這種計算網(wǎng)絡分配更多資源。如果與技術分析比較相關的，也可以把這些資源分配給這種計算網(wǎng)絡。所以ACAP可以針對專用需求來分配更多的資源，以及你想要加速的相關數(shù)據(jù)集，ACAP就可以配置好，而且這是動態(tài)的，可以較高程度地來利用現(xiàn)有的技術，不管是CPU、存儲數(shù)據(jù)，還是加速器，ACAP都可以提升其性能。

ACAP有3大價值，①TCO方面，可動態(tài)優(yōu)化工作負載，加速和提高加速器的高利用率。②延時低。③加速可以定制化，即用戶可以采用所有新的創(chuàng)新，諸如用神經(jīng)元網(wǎng)絡（NN）優(yōu)化，而不用添加新的部件/器件。

2 加速核心市場發(fā)展

除了數(shù)據(jù)中心，在眾多市場和廣泛應用領域，賽靈思的自適應器件都發(fā)揮作用：從挽救生命的醫(yī)療設備到自動駕駛等。

以汽車行業(yè)為例。賽靈思在汽車業(yè)有大量的創(chuàng)新，自動駕駛、ADAS等方面是有非常多的應用。十多年來，賽靈思在汽車業(yè)已出貨了1.7億片以上的器件。其中， ADAS 領域有6700萬片。賽靈思的質(zhì)量和可靠性很高，眾多產(chǎn)品的ppm（百萬分之一）值很低。賽靈思擁有200家ADAS和自動駕駛客戶群，包括全球主要的Tier 1（一級供應商）、整車廠和初創(chuàng)企業(yè)。

賽靈思最近發(fā)布的ZU7和ZU11 Zynq UtraScale+產(chǎn)品符合汽車安全、質(zhì)量和可靠性要求，滿足了在L2到L4自動駕駛車輛的功率限制范圍內(nèi)對數(shù)據(jù)聚合、預處理和傳感器數(shù)據(jù)分布的需求。

來自中國本土的案例是北京的Pony.ai公司，其是自動駕駛的初創(chuàng)型企業(yè)，利用賽靈思的自適應產(chǎn)品進行傳感器融合，在汽車駕駛過程中可以處理相關數(shù)據(jù)，不僅能自行駕駛，還能了解周邊所有車所在的位置。

3 軟硬件的平臺轉(zhuǎn)型

從產(chǎn)生玻色子 （Higgs Boson）的科學設備，到把自動探測車發(fā)送到火星上的航天器，再到用人工智能（AI）發(fā)現(xiàn)并治療疾病的系統(tǒng)……，都離不開賽靈思產(chǎn)品的身影。實際上，除了數(shù)據(jù)中心和汽車等核心市場，賽靈思的產(chǎn)品也應用于萬花筒般的高科技市場。而服務于這些碎片化市場的策略，就是平臺化解決方案。

3.1 硬件平臺化

賽靈思在數(shù)年前就已經(jīng)開始從器件向平臺公司的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，為的是促進計算。

2018年Victor Peng掌舵后，有了兩大平臺化改進（如下圖）。

1）2018年宣布將研發(fā)7 nm架構(gòu)及全新的產(chǎn)品系列Versal，Versal將采用自適應計算架構(gòu)（ACAP）。2019年，Versal芯片已經(jīng)開始在早期客戶中實現(xiàn)。

2）開發(fā)了加速器卡，并用于多個行業(yè)。例如2018年推出Alveo PCI加速器卡。迄今賽靈思一共有4大產(chǎn)品系列：U200，U250，U280 和U50。其中，U280集成了HBM 存儲，提供終極性能。U50集成了第2代HBM2，實現(xiàn)小型封裝的突破，是業(yè)界第1款半高半長、支持PCIe Gen 4的自適應加速器卡。

目前，賽靈思最先進的處理器芯片擁有360億晶體管的7 nm Versal ACAP，已發(fā)貨給客戶和合作伙伴了。同時賽靈思現(xiàn)在也有新的Versal PCIe通用開發(fā)板，都已經(jīng)準備就位，可以使開發(fā)者以10倍速度開始構(gòu)建和加速應用。

3.2 軟件平臺化

為了擁有一個完整的平臺，除了硬件搭建平臺外，也需要軟件的統(tǒng)一開發(fā)平臺，為此，賽靈思推出了Vitis。

但Vitis也不是一蹴而就的，早在2010年，賽靈思推出了硬件設計套件Vivado，奠定了開發(fā)堆棧的基礎。隨著芯片架構(gòu)的每一波進展，賽靈思也在基于Vivado不斷增加新的功能，使之越來越以平臺為中心。第1代和第2代賽靈思Zynq SoC，由針對嵌入式開發(fā)人員（如嵌入式和SDSoC開發(fā)環(huán)境）的軟件提供支持。SDAccel是為數(shù)據(jù)中心部署而開發(fā)的。之后問世了加速AI推斷的工具包。在最近的2019年11月，賽靈思祭出了Vitis——用于從嵌入式終端設備到邊緣和云應用的統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境。

Vitis可以支持異構(gòu)架構(gòu)，例如Zynq SoC和Versal ACAP，開發(fā)人員在開發(fā)軟件時利用自己所習慣的方式，在無需硬件專業(yè)知識的情況下就可獲得優(yōu)化硬件的好處。

3.3 軟硬件平臺的搭配效果

硬件優(yōu)化可以簡單到利用幾個關鍵的加速內(nèi)核就可利用強大的特定領域體系結(jié)構(gòu)（DSA）。Vitis配合賽靈思開發(fā)板后，可以免費下載。

評論

2018年初Victor Peng執(zhí)掌賽靈思公司后，對賽靈思技術產(chǎn)品進行了重大改組，電子產(chǎn)品世界的記者認為，就像”大道至簡“一樣，賽靈思的軟件和硬件平臺化后，產(chǎn)品更加清晰簡潔、易于應用，其核心是ACAP（自適應計算平臺），以應對萬花筒般的創(chuàng)新。