今年内，英特尔计划推出15款FPGA新产品，这一数量超出了英特尔历年来发布的FPGA产品总数，截至目前已经达到了11款，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。
10月4日，英特尔官方宣布将剥离其可编程解决方案部门(PSG)，于2024年1月1日起开始作为独立业务运营，并计划在未来2-3内为PSG进行IPO，以加速其业务的增长。
而日前，以“创新加速，塑造FPGA芯未来”为主题的2023年英特尔FPGA中国技术日在北京成功举行。期间，英特尔不仅披露了包括Agilex® 3系列、Agilex® 5系列在内的多款FPGA产品细节及其早期验证计划，同时亦分享了与产业伙伴在数据中心、AI、网络、嵌入式等关键领域的诸多应用，这也让我们有了一探英特尔FPGA业务的未来之路的绝佳机会。
打造FPGA产品矩阵
根据英特尔披露的最新FPGA产品路线图，今年内，英特尔计划推出15款FPGA新产品，这一数量超出了英特尔历年来发布的FPGA产品总数，截至目前已经达到了11款。而如果从平台角度来划分，目前英特尔总计提供了6款FPGA产品和平台，包括Agilex™️系列产品(3/5/7系列)，Nios®️V软核处理器、开放式FPGA堆栈(OFS)、F2000 IPU平台，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。
全面、优化和统一，被英特尔视作是Agilex™️系列的核心竞争力所在。因为整个产品组合不但能够提供丰富的性能、功耗、逻辑容量和外形，基于芯粒的架构(PCIe5.0/CXL/400GE/116Gbps收发器)支持加快上市速度，兼顾低、中、高不同的应用，还得益于Quartus Prime软件提供了出色的开发者体验，统一的架构大幅简化了设计和迁移过程。
为了让读者对英特尔产品矩阵有更为全景的认知，我们也对Agilex™️系列进行了简单的梳理：
● 英特尔Agilex® 3 FPGA系列：外形小巧，在功耗和成本上进行了大幅优化，且拥有广泛的IO支持。其中，即将推出的Agilex 3 B系列FPGA面向电路板和系统管理，包括服务器平台管理(PFM)应用；C系列FPGA则针对一系列复杂可编程逻辑设备(CPLD)和FPGA应用提供更多功能以用于垂直市场领域。
● 英特尔Agilex® 5 FPGA系列：采用第二代英特尔® HyperfleTM FPGA架构和英特尔7制程工艺，对晶体管的每瓦性能进行了优化，从而实现出色的能耗。同时采用英特尔上一代高端产品中嵌入的业界首个针对AI优化的模块，并将其扩展至Agilex 5 FPGA的中端产品中，为边缘AI应用提供了理想选择。其中，Agilex 5 E系列FPGA在功耗和尺寸上进行了优化，将于第四季度起，逐步向早期体验客户提供样品，并在明年第一季度开始大批量交付工程样品与提供相关设计软件。
● 英特尔Agilex® 7 FPGA系列：采用CXL提高带宽和连接性能，并借助HBM加快内存访问速度，该具有性能功耗比优势的Agilex 7 M、F和I系列FPGA现已上市。其中，Agilex 7 FPGA R-Tile相较于其他同类FPGA产品，其每个端口的PCIe5.0带宽速度提高了2倍，CXL带宽提高了4倍，现已大量出货。
此外，值得一提的是，除了全面的FPGA产品组合，英特尔同时打造结构化ASIC解决方案。相较于FPGA，ASIC的开发时间较长，可满足更低的功耗和单位成本需求。英特尔构建的由FPGA、结构化ASIC和ASIC组成的英特尔®自定义逻辑组合，旨在以极高的灵活度支持市场对于不同功耗、成本和上市时间的多样化需求。
同时，为增强版本与设施的可迁移性，简化FPGA开发流程并提升易用性，英特尔持续投入软件与IP功能开发，提供了诸如专为全系列FPGA打造的卓越设计软件英特尔®Quartus® Prime、开放式FPGA堆栈(OFS)开源版本，以及英特尔FPGA AI套件等配套软件堆栈。目前，得益于最新发布的OFS开源版本，开发人员可自由访问开源硬件代码、软件代码和技术文档，进行平台和工作负载开发。
为何突然发力？
FPGA市场在过去几年经历了快速增长。数据显示，2020-2021年，全球FPGA市场增长速度为16%，此后，到2027年，该市场预计将以12%的年复合增长率持续成长，并达到130亿美元的规模。而中国市场的增速则会更快，预计未来5年的增长率将保持在18%左右。
按照英特尔可编程方案事业部中国总经理叶唯琛的说法，“在新场景、新应用海量增长的驱动下，中国本地市场对于FPGA产品的需求也在日益多元化和快速扩展。英特尔始终致力于以中国客户的实际需求为导向，基于领先的FPGA产品和软件为千行百业提供全场景的解决方案。”
英特尔可编程方案事业部中国总经理叶唯琛
事实上，FPGA业务在英特尔一直都是常青树。根据英特尔2023年第二季度财报，其PSG业务部门的收入同比增长35%，连续三个季度创下历史新高。
英特尔可编程方案事业部副总裁兼网络业务部总经理Mike Fitton博士指出，未来英特尔FPGA将在数据中心、网络和嵌入式(交通、汽车、零售)这三个关键市场展现实力。比如可编程网络的扩张及智能边缘的到来，需要在整个网络中进行协同增效，EPF、时间敏感性网络(TSN)、P4可编程解决方案都会是未来市场机会，而英特尔的IPU/SmartNIC就是驱动下一代网络的核心。
而在涉及到我们衣食住行的方方面面中，尽管AI仍处于早期萌芽状态，但利用AI/ML提升生产效率和安全性已经成为不可逆的趋势，而FPGA可以赋予AI更高的灵活性，尤其是当客户在边缘领域运行AI相关工作负载时，能够为其特定工作负载进行优化，这一点至关重要。
英特尔可编程方案事业部副总裁兼网络业务部总经理Mike Fitton博士
持续巩固“护城河”优势
显然，伴随着数据量的爆炸式增长，数据类型也发生革命性变化，人工智能、5G、自动驾驶、云计算、物联网等新兴应用带来了更加多元化的计算需求。例如在嵌入式应用领域和边缘设备端，用户的需求是能够实时抽取包括图像、视频和视觉信息在内的数据；在通信基础设施端，用户需要高带宽融合处理能力；在云端，相关企业的需求则是能够高效的管理、组织和处理激增的数据。
英特尔可编程方案事业部FPGA芯片产品营销高级总监Lux Joshi认为，在上述趋势的引领下，全世界数字化转型的步伐明显加快，这也让当今的FPGA市场发生了显著变化，具体体现在以下三方面：
第一，芯片创新步伐在不断加快，而且涉及到不同的领域。机器学习与AI的发展迅速需要有更多创新来应对这些挑战，需要有新技术保证产品能够更快速获得发展，需要有基础的结构，满足多领域不同能力发展，而不是仅仅进行单功能的应用。
第二，数据的激增。现在几乎每个地方都有数据，而且这些数据彼此间的互连传输速度越来越快。但同时，内存和网络成为了限制其进一步发展的瓶颈，行业必须采用新的网络、DDR5、LPDDR5、HBM2e等最新标准技术，才能跟上市场的步伐。
第三，设计的复杂性。以FPGA为例，过去一代产品中其密度就增加了两倍，而且也会涉及逻辑层、IP等多个部分，所以需要有新的IP工具来应对这些挑战。同时AI也在不断发展，还需要有更多AI能力去应对挑战。
英特尔可编程方案事业部FPGA芯片产品营销高级总监Lux Joshi
具体来说，为了应对上述趋势，英特尔拥有三大法宝——一是基于芯粒的异构集成；二是内存带宽和内存接口优势；三是大幅提升FPGA易用性。
值得关注的是，Mike Fitton博士和Lux Joshi在演讲中都谈到了供应链，尤其是打造弹性供应链的重要性。Mike Fitton表示，在弹性供应链上取得进展，让交付周期在2023年第四季度达到16周或更短时间，将产品生命周期延长至2035年，就是未来英特尔FPGA业务的重点之一。
这一点并不难理解。众所周知，半导体供应链在近几年中遭遇了极大的挑战，尽管包括英特尔在内的全球众多半导体企业采取了多种措施以缓解这种局面。以英特尔为例，英特尔首席执行官帕特·基辛格在上任后提出了英特尔IDM 2.0战略，并在全球对领先产能进行投资，包括在美国俄亥俄州投资200多亿美元建设两个新的尖端芯片工厂，以满足对先进半导体的不断增长的需求，此举也极大缓解了英特尔FPGA的供应问题。
但半导体供应链的挑战还不仅仅来自产能，晶圆、原材料、封装、先进工艺节点上都存在挑战。比如4K/8K视频、3D感知、PCIe 5.0/6.0接口等新技术对数据处理性能、低延时、低功耗、高带宽指标提出了更高的要求，导致工具流程复杂化、开发时间大幅增加，客户还要考虑规避失败的风险，一切的一切都需要认真面对。
从“万金油”到“定制化”
了解FPGA行业的人士都比较熟悉，中国市场常把FPGA称作“万金油”，各个行业基本都可以完成初期的原型设计。但现在的情况发生了巨大变化，很多行业市场的要求越来越多、越来越细致化，这就要求FPGA能够根据客户需求做定制，或是提供更好的解决行业痛点的方案。因此，如何走出传统通用型应用市场，针对行业差异性、区分度，提供更适合每个行业的应用，这是FPGA新的发展机会，也是新的挑战。
“面对垂直市场不断增加的多样化需求，提供非常广泛、多样，而不是屈指可数的几款解决方案，才是未来的决胜之道。比如我们的Agilex 3是成本调优型、Agilex 5针对中端市场，Agilex 7则主要针对高端市场。”Mike Fitton说，如果用细分行业来划分，Agilex 5/Agilex 7主要面向5G/6G市场；在工业、边缘AI应用当中，更多使用Agilex 3/Agilex 5系列。此外，得益于明年开始的拆分，PSG部门可以增加更自主、更灵活的产品系列，来应对行业客户提出的的各种需求。
Lux Joshi补充称，他认为FPGA是能够充分适应未来硬件加速需求的，并且FPGA可以带来更加灵活、便捷、非常优秀的每瓦性能，以及更低的拥有成本(TCO)，这些都是FPGA与生俱来的优势。因此，PSG部门未来会不遗余力地发展相关产品在数据中心、通讯、汽车、网络、嵌入式等领域的应用。
英特尔可编程方案事业部副总裁兼软件工程总经理薛华则从软件的角度进行了解读。在他看来，不同的垂直市场，例如生物基因和金融科技作为两个完全不同的赛道，他们所要求的软件IP、集成能力和软件堆栈是完全不同的，对英特尔来说，不只是硬件，软件侧也必须有足够广泛的解决方案提供，才能满足不同用户的差异化需求。
英特尔可编程方案事业部副总裁兼软件工程总经理薛华
结语
随着数据与算力需求的激增，市场亟需兼具高性能与低功耗的创新芯片以满足严苛的工作负载需求。对此，英特尔方面承诺，未来英特尔将继续携手更多中国产业生态伙伴，以卓越的软硬件产品组合、出色的开发者体验，以及行业领先的供应链灵活应对市场挑战，进一步推动FPGA技术创新及成果落地，加速产业智能化发展。
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