探秘Agilex FPGA，看懂英特尔的技能创新力

两个月前，也就是曾经的FPGA巨头Altera被英特尔收购的4年之后，英特尔推出了“全面借助自身手段”开拓的新一代FPGA产物——Agilex。与此前Altera推出的Stratix、Arria、Cyclone、Max等产物系列完全差异，Agilex是一个全新的FPGA系列，“浮现了你能想象到的全部与Intel相干的技能资源”，被英特尔寄予了更多的等候。

这里所提到的“相干技能资源”，根基上等同于英特尔在2018年底“架构日”上所提出的制程和封装、架构、内存和存储、互连、安详、软件这“六大技能支柱”。尽量其时英特尔官方暗示将会尽快把六大技能支柱运用于本身的整个工程部分，落其实已经或即将推出的产物与技能筹划中。但只用了不到半年的时刻，Agilex FPGA就成为“六大技能支柱”落地的最佳载体，英特尔强盛的体系研发和整合手段可见一斑。

窥一斑而知全豹

Agilex是Agile(火速)和Flexible(机动)两个词语的团结体，而这两个特点也正是当代FPGA技能最为焦点的两大体点。英特尔在2015年时就理睬说将来会按照差异的客户需求提供差异点5的异构架构，包罗：分立的CPU+FPGA、封装集成的CPU+FPGA、以及将Intel CPU/FPGA/ARM三者举办管芯集成的FPGA。

来由是显而易见的。通过集成，不单可以或许低落延时，进步效能和机能/瓦，更可以同一处理赏罚器和FPGA之间的器材流程，为差异的机能需求提供更普及的系统布局支持。4年之后，Agilex FPGA通过异构架构，实现了对差异制程工艺、差异逻辑单位之间的集成，在机动性和定制化方面实现了打破。

按照英特尔2月份的基准测试，Agilex在最大时钟速度(Fmax)上比Stratix 10进步了40%，而总能耗低落高达40%。另外，Agilex还具有高达40 TFLOP的DSP机能(FP16设置)和92 TOP DSP机能(INT8设置)。

坦白的说，仅凭异构架构这一点，Agilex FPGA着实是无法实现上述机能指标的，那么，Agilex FPGA中还潜匿着哪些不为人知的“黑科技”呢？

．10纳米工艺和高级3D封装

对付英特尔这样拥有“端到端”办理方案的半导体巨头来说，拥有先辈的半导体制程技能和封装技能，是构建领先产物的基本与要害。在架构日以及随后的CES 2019展上，英特尔相继展示了包围云到端的10纳米产物，包罗“Ice Lake”PC 处理赏罚器、“Lakefield”客户端平台、“Snow Ridge”收集体系芯片、“Ice Lake”英特尔至强可扩展处理赏罚器，以及被外界视为继2018年推出的嵌入式多芯片互连桥接(EMIB)封装技能之后，又一个具备“里程碑”意义的创新打破——“Foveros”3D封装技能。

为了确保机能的同等性，Agilex FPGA器件焦点的FPGA逻辑布局芯片同样回收了英特尔10纳米芯片制程技能构建，这也是今朝天下上最先辈的FinFET制程技能之一。同时，Agilex还融合了英特尔专有嵌入式多芯片互连桥接（EMIB）集成的 3D 异构体系级封装（SiP）技能，它提供了一种高机能、低本钱的要领，有助于将Chiplets和FPGA逻辑布局芯片集成至沟通的封装中。

．第二代英特尔HyperFlex架构和Chiplets架构

Agilex FPGA的逻辑布局芯片回收了第二代英特尔HyperFlex架构，除了与第一代架构一样，在整个焦点布局中都行使特另外寄存器Hyper-Registers外，二代架构还晋升了整体布局机能，同时最大限度地低落了功耗，个中最明显的一项改造是在超等寄存器中添加了高速旁路。

而Chiplets是一种物理IP模块，可通过封装级集成要领和尺度化接口集成其他Chiplets。借助Chiplets这种殽杂搭配模式，收发器数目不再受通道数目的限定。计划职员要想增进或镌汰收发器通道数目，只需添加所需的收发器Chiplets即可，无需从头机关芯片以集成差异数目的通道。仅此一项，英特尔就将单个收发器通道的速率从58Gbps晋升到112Gbps。

．高机能处理赏罚器接口

在数据中内心作为CPU的硬件加快器，用来加快深度进修的模子实习、金融计较、收集成果卸载等种种应用，是当前FPGA的一个首要应用场景。但该规模亟待办理的焦点题目之一，就是缓存同等性。换句话说，就是必必要明晰CPU与硬件加快器之间的内存互联协议。

本年3月，英特尔公布连系微软、阿里、思科、戴尔EMC、Facebook、谷歌、惠普企业HPE和华为等公司，配合推出一个全新的互联尺度，取名为Compute Express Link(CXL)，应用方针锁定互联网数据中心、通讯基本办法、云计较与云处事等规模，而这也正是FPGA大显技艺的重要平台。

为了确保高机能在线处理赏罚和处理赏罚器负载加快，英特尔Agilex FPGA支持最新一代高机能处理赏罚器接口，包罗PCIe Gen 5和CXL，并将成为首款回收Xeon可扩展处理赏罚器的同等的高速缓存和内存互联布局的FPGA。

．先辈的内存层级布局

Agilex FPGA 支持各个层级的内存资源，包罗通过专用接口提供的嵌入式内存资源、封装内内存和片外内存。该层级布局的第一层是嵌入式片上内存，包罗MLAB、块RAM和eSRAM，每种内存均可提供差异的容量，以满意差异的处理赏罚需求。另外，英特尔在计划中还行使SIP技能将高带宽内存(HBM)直接集成至Agilex FPGA器件中，有助于缩减电路板尺寸和本钱，简化与低落电源需求。

另一个值得存眷的重点是Agilex平台还集成了eASIC技能。这种集成eASIC芯片定制技能可以或许实现从FPGA到布局化ASIC的迁徙。换句话说，用户可以操作eASIC自身具备的可复用 IP 的自界说逻辑持续体，在整个产物生命周期内举办机动优化，快速从FPGA转移到ASIC。

．软件

全新硬件架构每一个数目级的机能晋升，软件能响应带来两个数目级的机能晋升。在新一代Agilex FPGA上，配套支持软件Quartus Prime可收缩硬件开拓者30%的编译时刻，内存操作率也进步了15%。同时，新一代的Agilex FPGA也纳入到One API的架构傍边。

即将于本年第四序度推出的“OneAPI”软件编程框架，，为软件开拓者提供了单一源的异构编程情形，支持常见的机能库API、Intel VTune和Advisor等软件开拓器材，可以或许将软件匹配到能最洪流平加快软件代码的硬件上，用以简化包罗FPGA、CPU、GPU、人工智能和其余加快器在内的各类计较引擎的编程接口，低落各类架构和事变负载下的开拓伟大性，加快六大技能支柱的大局限陈设。

欢迎多元化计较期间

让我们先暂且跳出FPGA这个小圈子，来看看为什么英特尔要提出“六大技能支柱”？

（编辑：河北网）

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