赛灵思发布全球最强7nm芯片！要抢英伟达和英特尔市场份额？

本周三，赛灵思发布了全球逻辑密度最高的7nm芯片平台Versal Premium，这是赛灵思自适应计算加速平台（ACAP）的最新家族成员，也是目前该系列最高端的产品。Versal Premium专为在散热条件和空间受限的环境下运行最高带宽网络，以及那些需要可扩展、灵活应变应用加速的云提供商而设计。

这就意味着，赛灵思想要进一步抢夺英伟达和英特尔的云端芯片市场份额。

最大卖点——自适应大带宽

IDC数据显示，2015年以来，全球数据量每年增长25%，预计到2025年，全球数据量将达到175ZB。伴随数据快速且大量的增长，即便有边缘计算分担压力，核心网仍然面临巨大挑战。根据Equinix的2019年全球互联指数，核心网带宽正在以51%的年复合增长率增长，区域客流容量将增加100倍，这些增长主要来自智能设备、物联网、视频流和企业。

这就要求云端芯片不仅需要有较高的处理性能，还需要有更大的带宽才能满足需求。因此，Versal Premium的新颖和独到之处，也是其最大的卖点就在于，拥有112Gbps PAM4 收发器、数百 GbE （千兆位以太网）和 Interlaken 连接、高速加密以及内置 DMA、同时支持CCIX 和 CXL 支持的 PCIe Gen5。

这种独到之处让Versal Premium能够满足网络流量大幅增长带来的吞吐量与功耗的更高需求。Versal Premium提供最高达 9Tb/s 的可扩展、自适应串行带宽。赛灵思将112G PAM4 收发器与集成的网络功能模块用于核心网、城域网和数据中心互联（ DCI ）基础设施，将每端口带宽密度提高两倍，并降低时延高达 50%。

根据赛灵思的说法，这种预制连接可实现安全的多太位以太网（ multi-terabit Ethernet ），灵活支持各种数据速率与协议。通道化以太网硬核能够以最小占板空间提供高达 5Tb/s 的吞吐量，同时高速加密引擎可提供高达 1.6Tb/s 的加密线路速率吞吐量，并支持 AES-GCM-256/128、MACsec 和 IPsec 。

简单来说，预构建连接能够实现最快投入市场并提供ASIC级功耗和性能，同时满足较高的安全需求。

另外，赛灵思高端ACAP 与FPGA 高级产品线经理Mike Thompson强调：“Versal Premium具有片上可编程网络，可以在逻辑器件和连接界面之间实现高速通信而无需额外的资源。解决了传统高性能、高带宽设计遇到的瓶颈。”

用具体数据来说明，Versal Premium的多太比特（Multi-Terabit）吞吐量是赛灵思上一代产品的5倍，和市场上两款产品对比也有明显优势。 

异构集成满足AI云加速需求

既然是ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platformlatform）的家族成员，Versal Premium自然也是整合了标量处理引擎、自适应硬件引擎和智能以及前沿的存储器和技术接口。

稍作补充，ACAP是赛灵思在2018年3月推出的全新类型器件，旨在以灵活化的平台帮助开发者更快推出产品。2018年10月，赛灵思推出了首款ACAP Versal产品系列，此后又发布了Versal AI Core系列和Versal Prime基础系列，Versal Premium是Versal系列的旗舰产品。

既然是旗舰级产品，除了接口和带宽的强劲性能，处理性能自然也需要提升。首先，由于Versal Premium集成硬核（以太网、Interlaken 和加密核心的等效逻辑密度）等效22个FPGA，这就让集成外壳释放更多逻辑用于定制，可以降低异构集成的总体拥有成本，并且更好地满足差异化需求。

Versal Premium系列根据型号不同提供不同的IP核以及引擎，其中，标量引擎都采用相同的双核Arm Cortex A72 应用处理单元以及双核Arm Cortex R5F 实时处理单元，系统逻辑单元LUT从160万个到740万个不等，自适应引擎从72万个到340万，智能引擎DSP也从1900个到14000个不等。

需要注意，带宽存储性能的提升很难跟上计算力的快速提升。因此，为了实现更好的计算加速，Versal Premium提供1G片上存储器带宽，可以和计算引擎进行非常紧密地吻合，提高性能，降低功耗和延迟。另外，还有硬化的内存控制器，在DDR4、LPDDR4等外部硬化的存储支持。

最终，这种异构引擎加上存储器带宽的解决方案体现出了相比CPU、GPU的性能优势，在图像分分类（ResNet50 (224×224)）、对象检测（Yolov2 (608×608)）算法下，相比英伟达GPU有1.6-7.7倍的性能又是，在异常检测（随机森林算法）算法下，比英特尔的Intel Xeon处理器有65倍的性能优势。

另外，Versal Premium还支持以嵌入式方式将预制连接与硬核集成到现有云基础设施中。从基因组学、数据分析和视频转码，到针对语音和图像识别的 AI 推断，提供高度集成的云就绪平台，满足多元化的工作负载需求。

进一步抢夺英伟达和英特尔云端市场份额

既然是要进入云端市场，那么生态就成为关键，这其中软件又发挥着重要的作用。与Versal Premium配合的是Vitis统一软件平台与 Vivado设计套件，Vivado面向硬件开发者，Vitis统一软件平台可以降低软件开发者开发硬件的难度，而数据科学家通过常用的框架开发的算法也能部署到Versal Premium。

赛灵思正在努力吸引软件开发师、数据科学家和算法开发人员进入到赛灵思的生态系统。

Mike Thompson接受媒体采访时透露，Versal AI Core和Versal Prime现在已经是有几百家客户，客户反馈都非常好。

他还表示：“Versal Premium和ACAP可以支持非常广泛的数据类型和种的算法，能够非常轻松容易地去做加速。我相信随着越来越的客户认识到ACAP的实力，我们也会越来越多的获得在这方面客户的市场份额，尤其是GPU的客户。

“现在很多客户对我们的ACAP了解还不够深入，尤其是Versal Premium，它有非常优越存储器的带宽和片上存储器，能够批量处理一次一个的任务，不会出现GPU时延长的问题。” Mike Thompson进一步表示。

据悉，Versal Premium系列将于2021年上半年开始为早期用户提供样品。目前已提供文档，客户可立即使用 Versal Prime 评估套件开始原型设计。Versal Prime 器件与 Versal Premium 器件拥有众多相同的架构模块，支持引脚迁移至 Versal Premium。

Mike Thompson称，“我们看到已经有很多的市场都对Versal Premium表示非常浓厚的兴趣，比如电信方、全域网、交通网，也有来自数据中心加速和做测试测量的。现在客户已经可以开始用Versal Premium进行原型设计。”

当然，Versal Premium作为一款旗舰产品，面向的客户想要部署一些最尖端、最先进的技术来获取市场份额，比如目前最热门的5G核心网。Mike Thompson表示：“一般而言，核心网络的建设要比无线网的投资要晚两到三年的时间。所以如果客户现在能够用Versal Premium去做开发和设计，能够赶上2023年5G核心网络收入爆增的机遇。”

小结

虽然云端芯片市场的增速在放缓，未来的需求也会以增量为主。但这个市场的潜力依旧足够大，利润也足够诱人，因此无论是巨头还是初创公司都想要抢夺英伟达和英特尔在这一市场的份额。

对于赛灵思而言，其最优势的产品是FPGA，但FPGA开发门槛较高，性能和带宽也还不足以满足大数据时代的需求。因此，赛灵思2018年推出了全新器件ACAP，并配合ACAP推出统一软件平台Vitis构建生态。如今相比前代产品2倍带宽密度，功耗降低一半以上，占地面积降低一倍的Versal Premium推出，无疑是向云端市场发起更猛烈进攻的新开始。