AI 爆发、万物互联，英特尔 FPGA 迎来新机

整理 | 宋慧

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

数字化，已经不再是酷炫的科技热词，现在我们的生产与生活都在由 IT 系统做支撑。小到“双十一”智能分拣防爆仓和快递驿站为包裹增加智能标签，大到智能汽车电池能效管理和辅助自动驾驶，甚至“无人”工厂里的大量智能机械手、AI 质检员，在这些不同领域、不同行业数字化转型的每个细节中，都需要灵活强大的算力做支撑。

FPGA，作为专用集成电路 ASIC 领域的半定制电路，过去往往只用于高精尖核心行业的特定需求中，并不像 CPU、GPU 应用普及广泛。不过万物互联的 AI 时代，FPGA 所拥有的软硬件可编程特性，可以根据不同应用场景需求去优化，实现定制化的设计。同时，FPGA 在不断吸收先进技术，如 AI 加速、高速互联，这些都在为 FPGA 技术与应用迎来新的发展机遇。

作为芯片等软硬件技术的核心厂商，英特尔举办了 2023 年英特尔 FPGA 技术日大会，今年的主题为：创新加速，塑造 FPGA 芯未来。英特尔联合多家合作厂商，分享了最新 FPGA 硬件性能与产品解决方案，以及在工业嵌入式、数据中心、通信、AI 等领域的技术创新，深度展现了英特尔在加速可编程创新、推动中国行业数智化进程上的重要作用。

高端 FPGA Agilex 7 系列之后

英特尔发布 Agilex5、Agilex3 系列

覆盖 5G 通信、边缘等更多新兴场景

作为芯片领域的巨头，英特尔在技术日上详细介绍了 FPGA 全系列产品矩阵的最新进展，目前英特尔总计提供了 6 款先进的全新 FPGA 产品和平台，全面覆盖从通信、数据中心到物联网、汽车、工业边缘各类场景应用需求。

英特尔全系列 FPGA 产品和平台

Agilex 系列是英特尔 FPGA 的旗舰级产品系列。其中重磅的 Agilex 7 系列FPGA， Agilex 7 F 系列灵活性优化实现 FP16、BFLOAT16、整数模式的 DSP 灵活性；Agilex 7 I 系列互联宽带优化实现更高 IO 与处理器 I/F 带宽；Agilex 7 M 系列实现最高超过 1Tbps 的内存带宽以及强化内存 NoC 等，并且 Agilex 7 系列逻辑结构性能功耗比提升 2 倍。

由FPGA、结构化ASIC和ASIC组成的英特尔自定义逻辑组合

而全新的 Agilex 5、Agilex 3 系列则定位于更小的外形，提供超低功耗和成本效益，可广泛应用于对功耗敏感的工业自动化、医疗、消费电子、边缘计算等场景。这一系列产品更新，加之低功耗、成本的结构化 ASIC 和 ASIC，使英特尔 FPGA 产品矩阵在高端、中端和低端都有强有力的解决方案选择。

Agilex 全系列硬件产品在现场展示

除了硬件性能外，软硬件的协同调优同样重要，因此，软件也是实际发挥 FPGA 优势的关键。英特尔推出的 Quartus 设计软件为客户提供了一个开放、全面的设计环境，可以支持 FPGA 的整个设计流程，与各类 EDA 工具无缝集成。Quartus 软件以简单易用见长，支持高抽象级别的设计输入像 C/C++、SystemVerilog、MATLAB 和 Simulink 等，大幅简化设计流程。Quartus 还兼容各种开放标准和 IP 核，并使用图形化设计方法，自动处理底层细节，使 FPGA 设计进门槛大幅降低，用户可以快速上手高效完成设计。此外，Quartus 以 IP 为中心，将 AI、C++ 转换为 RTL，RISC-V，Arm 工具套件，与英特尔至强 CPU 实现全栈连接，大幅提升产品上市时间。

Quartus 通过硬件性能调优、UI 等优化，提升 FPGA 软件设计工具易用性

Quartus 软件的简单易用加上强大功能，让开发团队能够高效完成可编程芯片的设计创新。会上英特尔提出了对于 Quartus 的愿景，针对 HML 全系列 FPGA 优化的软件设计，打造卓越的 FPGA 设计工具，强化每瓦性能，缩短编译时间，拥有内存优势，不断突破易用性极限，通过社区支持、无缝安装，一键式使用模型。我们能看到，通过强大的 FPGA 硬件性能，加之在软件生态的调优和提供简单灵活开发工具平台，英特尔在 FPGA 领域一直在探索发展，这也将是让 FPGA 技术加速开发创新的核心与关键。

FPGA 的新机遇

以边缘实时加速，成为 AI 创新关键力量

今年最火的技术方向，就是人工智能技术正在快速嵌入到各行各业，释放巨大应用潜力。而 AI 应用场景的持续增加、产品要求更加复杂多样、处理海量数据和复杂算法对计算性能提出了更高要求。如在云端大批量处理 DL/ML 训练，网络中深度数据包检测、波束成形、拥塞控制；在医疗、工业、自动运输行业进行边缘计算，提供实时的推理能力等。FPGA 凭借其软硬件灵活可编程的特性，除了在数据中心的异构多元算力架构里提供加速能力之外，英特尔 FPGA 更广阔的新机遇是能为边缘到云提供基于 FPGA 的 AI 可拓展性、易用方案，为边缘侧的数据提供实时处理与加速，而这可能会成为 AI 加速的关键力量。

英特尔 FPGA 为边缘到云全线增强 AI 可扩展性

英特尔公司的 FPGA 软件栈包括高级设计输入和应用堆栈、集成行业标准软件栈、Intel P4 授权 AI 套件、DSP Builder、Intel FPGA AI 套件和 Intel P4 套件等。这些使英特尔 FPGA 拥有完整的 AI 软硬件解决方案栈，可以帮助用户在 AI 训练、推理以及大数据处理等环节加速开发。

现场展示 PIB 传感器融合

除了大热的 AI 场景，此次技术日的技术论坛中，英特尔还分享了 FPGA 在工业互联网等领域的技术创新与解决方案。在工业环境下，成千上万的传感器和执行机构需要实时连接和控制，对网络的时延敏感性非常高。英特尔 FPGA 支持的时间敏感网络(TSN)技术可以提供确定性的超低延迟，满足工业对网络的苛刻需求。它还提供了无线通信和安全加密的完整解决方案，使工业系统更加智能、安全。另外，FPGA 凭借其在高速数据处理和实时预测方面的优势，也可广泛应用于工业大数据分析、视频监控、AI 质检等场景，助力工厂实现智能制造。

另外，在通信领域，5G 正快速构建新型基础设施。而 FPGA 凭借其设计灵活性正成为 5G 基站的理想选择。英特尔 FPGA 能够实现基带处理单元、RF 前端和基站管理的一体化设计。相比于其他解决方案，这不仅降低了部署复杂度，也使系统更加灵活，可以按需配置不同的无线接入技术。同时，英特尔 FPGA 还能提供恒定的无线电参数控制，确保信号品质。

英特尔 FPGA 中国技术日现场，交流 FPGA 实践方案

英特尔 FPGA 中国技术日的内容还有非常多，可以看到，数字化转型浪潮下，FPGA 这一可编程芯片平台正发挥着越来越重要的作用，其软硬件的开放、灵活和易用性，也让 FPGA 成为实现加速创新的更优选择。作为软硬件核心技术厂商，英特尔不断优化自己的 FPGA 软硬件技术，同时也和各种主流设计工具无缝集成，与软硬件、通信、细分行业方案等各方技术合作厂商共同探索开放创新的 FPGA 技术生态，最终降低采用 FPGA 的门槛，释放 FPGA 最大的应用潜力。而 FPGA 的技术与方案，也值得各领域与行业的开发者重点关注，掌握核心技术的最新进展，加速开发，共享技术红利。