ASDF：精细粒度异构助力创新， Altera将进入大FPGA时代

　　“数十个合作伙伴，数百家客户，数千计的工程师，这三股强大的力量构成了Altera SoC大的生态系统，也是Altera在SoC领域投入5年所获得的成就。”Altera公司嵌入式处理营销资深总监Chris Balough在一年一度的Altera SoC开发者大会上自豪地表示。

　　图1 Altera公司嵌入式处理营销资深总监Chris Balough

　　总结过去，展望未来：双重挑战，发展SoC可成半导体业重要创新点

　　Altera公司嵌入式处理工程副总裁Ty Garibay解读了SoC FPGA在行业遭遇双重挑战下凸显的优势：技术角度来看，海量数据的产生与物联网的发展，要求处理器芯片的性能要不断提高，而当制程进入14nm、10nm,设计越发复杂，创新已经变成一件很难的事情;经济角度来讲，节点越小，所需要的开发成本就越高，随着制程的进步，ROI(投入产出比)遭受着越来越大的压力(如图3)。所以无论从技术门槛来讲，还是成本门槛来讲，都需要可靠、可信赖的半导体厂商来满足市场不断提高的性能需求。

　　图2 Altera公司嵌入式处理工程副总裁Ty Garibay

　　Garibay表示，每个芯片需要3到5亿的投资，如果这么做细分市场很难得到理想的投入产出比，但FPGA SoC却可将不同用户的业务整合在一起来驱动未来产品的发展。

　　在产品规划方面，除逻辑容量、软件工具的发展之外，不断地根据市场要求添加新的硬件组件，从而达到更好的契合也是未来SoC产品的重要发展道路。“在过去五年里，逻辑处理容量增长了十倍，也有了更好的浮点DSP，我们会不断增加一些新的系统属性，更好实现FPGA的契合。”Garibay说。

　　Altera把众多基于Altera SoC的应用放到了现场，例如北京文通图像识别中心的方案、台湾立普思的3D鼠标/手势控制模型、无人机演示、支持多轴的工业机械手、高速电动车马达等，Garibay还着重提到了奥迪公司已经在量产车中选用Altera SoC FPGA实现导航自动驾驶功能，技术音频处理和人机互动等属性的整合。

　　图5 众记者参观基于Altera SoC的现场演示

　　Altera产品路线图曝光，精细粒度成创新亮点，大FPGA时代将来临

　　会上，Altera曝光了未来的产品路线图(如图6)，虽然没有披露更多产品细节，但是还是传达了三个重要信息：

　　1.Altera下一代全线产品规划皆为SoC，分别为高端的Sequoia系列，采用英特尔10nm制程;面向终端应用的中端Oak系列，采用英特尔14nm工艺;面向消费电子市场的低端Cedar系列，采用台积电的低功耗制程。从路线图上我们可以看到SoC FPGA在Altera产品布局上举足轻重的位置，代表着Altera投资未来的眼光。

　　2.精细粒度异构架构可以突破现有异构架构的功耗/性能瓶颈

　　如图7所示，从单核处理器到多核处理器再到异构处理器，功耗/性能指标一直在上升，但在异构处理器阶段遭遇瓶颈，功耗/性能停滞不前，Garibay指出精细粒度异构计算可以突破瓶颈。何为精细粒度异构呢?Altera给出了这样的说法：我们的FPGA每个硬件单元都可配置的，对于功耗较大的过程，可以把它细分为小的过程，继而根据算法的需求做优化、微调，调到最适合的算法硬件。这比标准同样的GPU性能功耗比更高。因为通用的GPU是固定死的硬件，无法调。Altera的硬件可以通过OpenCL这样的编程语言来微调硬件。总结起来，精细粒度异构计算的核心价值在于可以让客户在硬件上客户定制，最优化的实现客户想要的功能。

　　至于未来FPGA与SoC的关系,Chris Balough指出，进入精细粒度异构计算，FPGA与SoC的概念未来将统一，“FPGA加上什么处理器”的说法在未来会消失，就如同如今的CPU一样，不会把里面的内存控制器、内存、程序接受器分别拿出来说，CPU里面就包含这些东西 。Chris Balough强调说：“FPGA是SoC的整个产品，除了芯片之外有一整套OpenCL，统一的开发环境。大的FPGA未来会永远存在的，我们会进一步推动EDA统一设计的流程。大的FPGA用在军事通信这样来替代ASIC或者ASSP ”Chris Balough说。

　　3.英特尔承诺支持Altera的产品路线图

　　自英特尔收购Altera的消息传开后，坊间对两家携手究竟会合力拓展何种新业务的猜测从来没有间断过，会上媒体也是一再追问，Altera对此却表现得讳莫如深，这也成为本次会议颇为神秘的部分。不过Chris Balough也表示，英特尔曾公开表示过会支持Altera的产品路线图发展，支持Altera SoC中继续采用ARM架构。ARM现有产品市场份额增长势头非常好，Altera选择ARM主要是因为客户的需求，本身对架构并无偏好，市场需求是什么核，Altera就选什么核。

　　“之前刚发了第一款的基于A9的产品，未来有64位的ARM架构，是V8的架构，会选择A53的ARM架构。从路线图上看，我们的开发很多是基于V8的64位架构，这些新技术会给客户带来很多价值”Chris Balough说。

　　精细计算对摩尔定律是补充还是破坏

　　半导体行业按摩尔定律发展至今，对性能要求高的那部分市场(如数据、物联网)而言，随着制程不断缩小，设计和生产费用都将成指数式增长。而异构计算则从架构的角度出发，为计算进步提供了创新方式。实际上异构计算本身并不是新鲜产物，不过一直以来探讨的主要是基于CPU和GPU之间的协同计算，FPGA的加入则为异构计算赋予了更灵活的适应能力。从SoC到异构SoC，再到存在着无限种可能，通过不断改善内部硬件契合甚至更换核、能编程实现连细节都高度定制的大FPGA概念，Altera的SoC路线发展正是围绕着异构计算来不断改进。

　　相比于竞争对手，Altera在概念宣传包装方面一向行事低调，此次发布SoC路线蓝图，也是公司积累几年的爆发。Altera路上也面临不少挑战，首先，他势均力敌的竞争对手Xilinx从来都没放松过;其次，无论谁家的产品，目前SoC FPGA这个新贵平台对广大普通工程师来说技术门槛高。通过Chris Balough的介绍我们可以看出，想实现精细粒度带来的好处，OpenCL编程是不可少的，对开发人员算法要求也是比较高的。那么如果不会OpenCL的用户呢?是不是要承担异构开发要求“多面手”的压力?虽然OpenCL对于异构开发和并行处理有天然的优势，但是目前掌握OpenCL的多数为软件工程师，这对于SoC FPGA的主战场通信领域自然不必忧虑，因为通信领域的软件工程师人数是硬件工程师的10倍。但是别忘了Altera还将推出面向终端应用的中端Oak系列和面向消费电子市场的低端Cedar系列呢。所以Altera尽快完善出更好更统一的开发工具以及众硬件工程师及时恶补，更新知识结构才是王道。