芯耀
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我們都知道邊緣計算的提出是相對而言的，相較于集中式存儲、處理的云計算，邊緣計算更顯效率和靈活性。這樣的本質區(qū)別讓邊緣計算很難像云計算一樣制定成熟的產業(yè)標準，雖然各云計算組織制定的標準也很難兼容，但是巨頭效應和地域效應讓云計算的標準可以大規(guī)模適用。而面對分門別類的邊緣計算，沒有哪一個公司敢言自己能夠制定一個適用于大部分行業(yè)或者一個大區(qū)域的標準。
沒有既定的標準就要求邊緣計算參與廠商有隨機應變的能力，去適應各行各業(yè)因需求而生的特制標準。Achronix 戰(zhàn)略產品規(guī)劃副總裁 Manoj Roge 表示：“Achronix 更相信應用特定行業(yè)的標準基準測試。應用特定基準的一個很好的案例是機器學習（ML），大多數(shù)芯片供應商都使用 Tops（即每秒萬億次操作）來作為他們的營銷基準測試結果。真正重要的是特定機器學習網絡的應用基準測試?！?/p>
Achronix 戰(zhàn)略產品規(guī)劃副總裁 Manoj Roge
他指出，行業(yè)內最常用的是 ResNet-50 網絡的“圖像 / 秒”指標，即使它是一種較舊的網絡。
在論述云計算和邊緣計算之間的關系時，Manoj Roge 看到了兩者之間即互補又充滿競爭的關系。他講到：“與云計算不同，沒有一種架構可以去適用于各種邊緣數(shù)據(jù)中心。很少有客戶希望建立自己的邊緣數(shù)據(jù)中心或基礎架構設備，即通常稱為本地端上（內部）的部署。其主要目的是保持他們不愿意發(fā)送到云的數(shù)據(jù)的安全性；在許多情況下，云服務供應商可能是他們的直接競爭對手?！?/p>
同時，在 Manoj Roge 看來，沒有既定標準且需求碎片化的邊緣計算市場將是 FPGA 的大舞臺，對于提供高性能、高密度 FPGA 方案的 Achronix 而言也是重大的歷史性機遇。他對此表示：“可以想象，每個企業(yè)客戶或運營商在構建他們自己的邊緣部署過程中，都可能需要針對其獨特需求進行自定義配置。部署基于 FPGA 的加速器可實現(xiàn)對不同的邊緣基礎架構設備進行定制，并加快上市時間?！?/p>
最重要的原因在于：FPGA 最大的價值之一就是它們是可重新配置的。
根據(jù) Manoj Roge 的描述，“Achronix 堅信，由 5G、人工智能、自動駕駛和物聯(lián)網驅動的邊緣計算將是歷史性的機遇。Achronix 意識到了這一趨勢，并制定了我們的產品戰(zhàn)略以充分利用這一機遇。通過引入嵌入式 FPGA（eFPGA）業(yè)務模式，我們成為了顛覆 FPGA 行業(yè)的先驅。我們采取了一切推倒重來的方法對我們的 7nm 架構進行了優(yōu)化，其結果是：我們 7 納米的獨立 FPGA 芯片以及專為邊緣基礎設施部署設計的 eFPGA 都實現(xiàn)了最佳的性能 / 功耗 / 成本比率。”
他對此詳細解釋稱：
當 Achronix 在為自己的產品設計架構時，我們明確知道自己所專注的幾個關鍵的邊緣計算應用，以及我們的目標是提供最引人注目的端到端的應用性能。到目前為止，我們看到了為多種工作負載帶來的令人激動的結果。
業(yè)內皆知的是：對于任何固定功能，采用 ASIC 實現(xiàn)方式將提供最佳的 PPA（性能、功耗、面積）結果。但是需要注意的是，現(xiàn)代的工作負載和算法都在不斷發(fā)展。FPGA 最大的價值之一就是它們是可重新配置的；因此，即使在硬件已經被部署到現(xiàn)場之后，也可以隨時更新設計。FPGA 的適應性為邊緣計算中不斷變化的工作負載提供了面向未來的機會。
重新編程不會危及到安全性，但是在 FPGA 中實現(xiàn)關鍵 IP 的時候，反過來也有助于解決一系列所遇到的安全威脅。通過添加或修改專門針對全新攻擊而設計的 IP 模塊，就可以避免新的攻擊。如果將來出現(xiàn)漏洞，則可以更新協(xié)議。通過更改算法實現(xiàn)方式，全新的、無法預料的側信道攻擊可以被避免。為了進一步進行保護，可以為同一個設計創(chuàng)建多個實例，以便于產生不同但等效的版本，從而使攻擊變得更加困難。
Manoj Roge 講到：“邊緣計算目前及未來都將保持多年的活躍性并不斷發(fā)展。人們希望實現(xiàn)可以快速部署的、優(yōu)良的解決方案。FPGA 支持硬件解決方案不必鎖定當前的最終實現(xiàn)手段。在 5 到 7 年內，當 ASIC 變得更高效時，我們可能會看到二者的融合。在此期間，在 ASIC 解決方案不可行的地方，F(xiàn)PGA 提供了快速的產品上市和可用性。”
同時，Manoj Roge 指出 FPGA 將能夠幫助邊緣計算產品面對 5G 時代更為嚴峻的挑戰(zhàn)?！?G 的兩個關鍵承諾是更高的性能和更低的延遲。我們無法使用傳統(tǒng)的架構是因為在傳統(tǒng)架構中所有的工作負載都在 CPU 上運行，并且應用的數(shù)據(jù)通路都在軟件級別上實現(xiàn)。這種傳統(tǒng)架構不會提供合適的性能、確定性和更低的延遲。在邊緣收集的數(shù)據(jù)也無法被發(fā)送到云端進行計算，也無法發(fā)送回邊緣。通過網絡形成的延遲將無法滿足應用的要求。”他說到。
他以自動駕駛為例。自動駕駛是邊緣計算的最佳示例，許多人將具有等級 3 及以上自動駕駛能力的汽車稱為車輪上的數(shù)據(jù)中心。所有計算都必須在汽車中完成，以在幾毫秒內做出駕駛決策。此外，當車輛連接到基礎設施（V2X）上時，從邊緣到車輛的數(shù)據(jù)傳輸帶來的任何延遲都可能導致事故。
面對 5G 時代更高的邊緣計算要求，Manoj Roge 認為 FPGA 將會為企業(yè)賦能。他說：“通過專用數(shù)據(jù)路徑，F(xiàn)PGA 既可提供更高的性能，以及可確定的和更低的延遲。即使在云端，我們也可以說在共享資源上完成的計算可能無法保證可確定的延遲?！?/p>
作為一家專業(yè)從事 FPGA 開發(fā)和設計的公司，面對邊緣計算帶來的歷史性機遇，Achronix 為客戶提供高效率的 FPGA 開發(fā)平臺。根據(jù) Manoj Roge 的介紹，我們整理出以下內容：
Achronix 產品的關鍵應用是在云端和邊緣、網絡連接、存儲加速和自動駕駛等領域中的運算加速。這些應用都要求高帶寬數(shù)據(jù)處理，非常適合 FPGA 或 eFPGA 加速器。
Achronix 采取雙管齊下的戰(zhàn)略來應對邊緣計算。Achronix 的 Speedster7t FPGA 系列芯片將為云計算和邊緣計算的基礎架構部署提供最佳性能，同時 Achronix 的 Speedcore 嵌入式 FPGA IP 可以被集成到客戶的特定應用芯片（ASIC）或系統(tǒng)級芯片（SoC）中，以用于 5G、自動駕駛、機器學習和計算存儲細分市場等大容量邊緣應用中。隨著邊緣計算中的算法和架構不斷向前發(fā)展，顯然需要硬件的可編程性，以滿足這些細分市場中的實時功能對性能和延遲的要求。
Achronix 優(yōu)勢在于：其 FPGA 邏輯陣列是針對這些類型的工作負載而設計的，包括高速接口和新穎的片上網絡，以確保數(shù)據(jù)可根據(jù)應用要求規(guī)定被傳輸至器件內部和外部。
Speedcore eFPGA 使 SoC 設計人員可以對邏輯、存儲和數(shù)字信號處理器（DSP）資源進行自定義，以使其完美地適用于特定的應用。這是其他主要的 FPGA 供應商都無法為其客戶提供的獨特功能。Achronix 的 Speedster7t 獨立 FPGA 芯片在計算、網絡、存儲加速、儀器儀表和高性能計算（HPC）工作負載等領域內已經和客戶展開了積極的合作并進入了多項系統(tǒng)設計。Achronix 還與客戶在 5G 基礎架構和自動駕駛應用方面展開了類似的合作，其中 Speedster7t 用于試點部署，以及為大批量集成 Speedcore 鋪路。
對于邊緣計算應用要求的低功耗，Achronix 認為，功耗總是和性能齊頭并進。Achronix 的途徑是去提供最具競爭力的性能和功耗，這首先基于選擇最佳的工藝節(jié)點。Achronix 正在基于臺積電的 7 納米 FinFET 工藝來打造最新一代的產品，在業(yè)界當前工藝節(jié)點中提供最低功耗。
其次，Achronix 推動了經過深思熟慮的架構創(chuàng)新，以優(yōu)化功耗。Achronix 專注于架構優(yōu)化的三個關鍵支柱：
1）構建最高效的計算單元模塊（對通用計算邏輯和機器學習進行優(yōu)化以實現(xiàn)最高效的推理）；
2）構建合適的存儲層次結構和帶寬；
3）通過用真正的二維片上網絡（NoC）覆蓋傳統(tǒng) FPGA 路由，來構建最高效的數(shù)據(jù)傳輸。最終推出了 FPGA 行業(yè)中最具競爭力的性能 / 功耗比率。
關于安全性，Achronix 構建了最穩(wěn)健的比特流安全防護引擎。如果 FPGA 要裝載關鍵 IP，那么它必須非常安全。Achronix 提供業(yè)界領先的安全單元模塊，用于保護 FPGA 配置的完整性和安全性。該可選單元模塊提供了多個級別的身份驗證，在安全單元模塊將要開始解密配置之前，RSA 公 / 私鑰的身份驗證就開始了。256 位 AES-GCM 加密被用來為配置提供強大的加密和身份驗證。為了防止側信道攻擊，我們使用了旋轉密鑰，并且采用了硬件 DPA 對策。Achronix 還可以通過利用物理上不可克隆的功能來幫助保護安全密鑰存儲。在 Speedster 和 Speedcore 中實現(xiàn)的比特流安全架構可總結如下圖：
業(yè)者預計，到 2022 年中國物聯(lián)網終端設備數(shù)量將達到 44.8 億個的數(shù)量，按照 50%部署邊緣計算，也將達到 22.4 億個的設備數(shù)量，這是巨大的市場容量。針對中國邊緣計算市場，Achronix 同樣給予重視?！癋PGA 支持專門針對不同市場進行優(yōu)化的解決方案。安全再次成為了一個很好的案例，不同國家的政府通過使用專有的加密密碼來確保實現(xiàn)安全算法。借助 FPGA IP 授權模式，Achronix 可以獨具一格地支持客戶利用經過驗證的高性能和功耗優(yōu)化的 FPGA 架構來實現(xiàn)自定義方案。Achronix 正在尋找可以使用 Speedcore eFPGA 并為中國市場開發(fā)特定解決方案的合作伙伴。” Manoj Roge 最后說。
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