FPGA|FPGA未来走向:在嵌入式领域仍占上风，能否作为深度学习加速器仍待观察，各家提供完整解决方案
观点来源：semiwiki的Kris Kachris
英特尔收购Altera
2015年6月1日，英特尔和Altera宣布已达成最终协议，英特尔将以167亿美元收购Altera。这对FPGA界来说是一个重要的里程碑，因为Xilinx和Altera是主要的FPGA厂商。
英特尔对FPGA发展的考虑
英特尔拥有丰富的硬件加速器组合，包括强大的Xeon处理器、GPU、FPGA和用于深度学习的ASIC。对于FPGA，英特尔的目标是推动在以下3个特定的市场的应用。
l 自然语言处理(BERT)
l 欺诈检测（LSTM）
l 智慧城市（推理）
可以看出，英特尔主要关注的是低延迟占重要作用的应用，而FPGA相比其他平台可以提供更低的延迟。不过这些针对深度学习应用的FPGA与基于Habana实验室等ASIC深度学习平台的差异化仍有待观察。英特尔以20亿美元收购了Habana实验室，因为他们在高性能深度学习推理和训练方面的技术。
AMD收购Xilinx
2020年10月底，在AMD正式宣布收购Xilinx之后，FPGA界对FPGA的未来发展非常关注。按照AMD的说法，收购Xilinx的主要目的是打造业界领先的高性能计算公司，“极大地扩展了AMD的产品组合和客户群的广度，横跨Xilinx已经成为领导者的不同增长市场”。
Xilinx公司的Alveo、VERSAL和VitisAI
Xilinx在3年前发布了一款功能强大的FPGA平台，名为Alveo。Alveo是Xilinx最初开发的第一块FPGA板，作为与GPU竞争的加速卡。在此之前，Xilinx主要是开发FPGA芯片，而FPGA卡则是依靠其他厂商提供的。随着Alveo卡（以及最近的Versal卡）的出现，Xilinx希望以自己的品牌提供一个强大平台作为加速卡。Xilinx围绕Alveo平台迅速建立了一个令人印象深刻的生态系统，其中包括一些公司利用Alveo卡的强大功能来加速机器学习、深度神经网络、数据库、自然语言处理、基因组学和量化金融领域的一些应用。Alveo卡的主要目标是为深度学习提供GPU的强大替代方案。
Xilinx还提供了一个集成的EDA工具（SDAccel，然后是Vitis），它允许用OpenCL和C/C++等高级编程语言对FPGA进行编程，而不需要使用VHDL或Verilog。这些工具允许软件开发人员在没有FPGA知识的情况下，也能开发自己的加速器（尽管使用OpenCL开发高效的硬件加速器需要对FPGA技术有深入的了解）。
NVIDIA、ARM和Mellanox
Nvidia也于近一个月前宣布打算以400亿美元收购ARM，“打造人工智能时代的世界顶级计算公司”。收购的原因之一是为了让Nvidia发展数据处理单元（DPU），包括：
l 软件可编程多核CPU(即ARM)
l 高性能网络接口(即SmartNIC/Mellanox)
l 丰富灵活可编程的加速引擎（即Nvidia GPU）。
FPGA的优势
FPGA的主要优点是支持量身定做的架构的可编程性，意味着可以更快适应新的算法或应用。这种竞争优势至关重要，特别是在工程师和数据科学家开发出新模型的深度学习领域。FPGA可以用新的定制模型/算法进行编程，与其他平台相比，可以提供更好的性能，特别是在需要比特位层次处理的应用中，如数据包处理、基因组学和比特币挖矿等。在深度学习应用中，FPGA可以提供更低的延迟和更高的性能，特别是在位数减少的情况下（如Xilinx FINN）。因此，FPGA似乎可以在新的处理生态系统中发挥重要作用，而不仅仅是用于SmartNIC应用。
FPGA的未来
经过相关的收购，我们正迈向异构数据处理平台时代，计算平台将包括SmartNIC、多核处理器和硬件加速器。英特尔、AMD和Nvidia将提供完整的计算平台，并提供各自专有的加速器和SmartNIC。这样做的好处可能是更容易部署和更好的集成，但选择各家最好的方案将不再可行，或者至少将更具挑战性（例如选择Xilinx的FPGA、IntelXeon处理器和Nvidia的GPU）。用户将不得不选择一个完整的解决方案，而不是混搭。
在任何情况下，为了使FPGA作为加速器平台具有吸引力，还需要提供所需的框架，使FPGA的部署变得简单和可扩展。这就是为什么需要一个厂商无关的框架，使FPGA的部署像GPU或CPU一样简单。
对于英特尔和AMD来说，很难在深度学习等领域推广FPGA，而其他平台将以自己的品牌名称提供。也许FPGA将主要用在主要收入市场（网络和电信，如vRAN和5G），而GPU、ASIC将被推广到深度学习领域。
在嵌入式系统领域，FPGA仍然可以占据上风。Xilinx和Intel都提供了带有ARM内核的基于SoC的FPGA，被广泛应用于嵌入式领域。Nvidia已经表示，仍将允许第三方使用ARM内核，因此Xilinx和英特尔将继续在其基于SoC的FPGA中使用ARM（直到他们也许在几年内改用RISC-V处理器）。
FPGA社区相当大的，且还在不断增长。一些会议，如FCCM、FPGA和FPL，表明有一个庞大的社区支持和促进FPGA的使用。然而，FPGA是否将继续作为通用加速器，或者其应用将更多地限制在网络和电信应用中，仍有待观察。