今年是首款商用現場可編程門陣列（FPGA）誕生40周年的日子，它帶來了可重編程硬件的概念。
通過打造“與軟件一樣靈活的硬件”，FPGA改變了半導體設計的面貌。
有了FPGA，開發人員第一次能在設計芯片時，如果規格或需求在中途、甚至在制造完成后發生變化，他們可以重新定義芯片功能，以執行不同的任務。
這種靈活性令新芯片設計的開發速度更快，從而縮短了新產品的上市時間，并提供了ASIC的替代方案。
FPGA對市場的影響是驚人的。它催生了一個價值超過100億美元的產業。
過去四十年來，賽靈思（現為AMD的一部分）已向不同細分市場的7000多家客戶交付了超過30億顆FPGA和自適應SoC——結合FPGA架構與片上系統和其他處理引擎的器件。
事實上，賽靈思已連續25年位居FPGA市場的領先地位，并且相信憑借強大的產品組合和產品路線圖，有能力繼續保持市場領先地位。
【加速創新】
FPGA是由已故的Ross Freeman發明的，他是賽靈思公司聯合創始人，也是一位工程師與創新者。
Freeman認為，除了標準的固定功能ASIC器件之外，一定存在一種更好、更經濟高效的芯片設計方法。
FPGA為工程師提供了隨時更改芯片設計的自由和靈活性，以在一天內開發和設計出定制芯片的能力。
FPGA還助力開創了“無晶圓廠”商業模式，徹底改變了整個半導體行業。
通過消除對定制掩膜加工和相關的非經常性工程成本的需求，FPGA助力加速硬件創新，證明企業不需要擁有晶圓代工廠來打造突破性的硬件——他們只需愿景、設計技能與FPGA。
Ross Freeman（右）鳥瞰XC2064布局
上圖為全球首款商用FPGAXC2064，具備85000個晶體管、64個可配置邏輯塊和58個I/O塊。
相比之下，今天最先進的AMD FPGA器件，例如Versal Premium VP1902，集成了1380億個晶體管、1850萬個邏輯單元、2654個I/O塊、至多6864個DSP58引擎，以及用于內存、安全和接口技術的豐富硬IP。
全球首款商用FPGA（XC2064）出貨以來的40年里，FPGA已在電子領域無處不在，并深深融入到日常生活中。
如今，包括FPGA、自適應SoC和系統模塊（SOM）在內的自適應計算器件已遍布于從汽車、火車車廂與交通信號燈到機器人、無人機、航天器與衛星到無線網絡、醫療和測試設備、智慧工廠、數據中心甚至高頻交易系統等各個領域。
【關鍵創新與產品里程碑】
過去40年來，AMD的創新和不斷演進的市場需求推動FPGA技術取得了許多驚人的突破。
－1985年：XC2064——首款商用FPGA。
－20世紀90年代：XC4000和Virtex FPGA：率先為無線基礎設施集成嵌入式RAM和DSP。
－1999年：Spartan系列發布——為大容量應用提供經濟高效的傳統ASIC替代方案。
－2001年：首款集成SerDes的FPGA。
－2011年：Virtex-72000T成為業界首個采用CoWoS封裝的量產部署——助力開創了先進的2.5D集成技術的采用，該技術已成為HPC系統的基礎，現正推動面向AI的GPU創新浪潮。
－2012年：Zynq系列——首款將ArmCPU與可編程邏輯相結合的自適應SoC。
－2012年：Vivado設計套件——使軟件開發人員能夠進行FPGA設計。
－2019年：首款Versal自適應SoC發布——引入專用AI引擎和可編程片上網絡（NOC）。
－2019年：Vitis統一軟件平臺——提供預先優化的AI工具和抽象層，以加快推理速度。
－2024年：第二代Versal AI Edge系列——集成可編程邏輯、CPU、DSP和AI引擎，首次在單芯片上實現端到端AI加速，并為需要異構、低時延和高能效計算的新一代應用提供支持。
－2024年：Spartan UltraScale FPGA系列——補充了我們廣泛的成本優化型FPGA和自適應SoC產品組合，為I/O密集型邊緣應用提供經濟高效的性能。
Vivado和Vitis軟件的推出對推動市場擴張具有重要意義。Vivado軟件通過高層次綜合、機器學習優化和無縫IP核集成等高級功能，支持開發人員簡化工作流程、縮短開發周期并實現更高的性能。
Vitis開發環境帶來了預優化的工具和抽象層，以助力加速AI推理。
最新版本（2024.2）包含多項新功能，例如，面向嵌入式C/C 設計的獨立工具，以及簡化搭載AI引擎的AMD Versal自適應SoC的使用的增強功能。
FPGA技術的演變
【邊緣AI】
如今，大部分AI工作負載都在數據中心GPU上運行，然而，越來越多的AI處理發生在邊緣。
FPGA技術居于各行各業AI融合應用快速增長的前沿。FPGA和自適應SoC能實時提供針對傳感器數據的低時延處理，從而加速邊緣端AI推理。
隨著近來小型生成式AI模型的推出，我們可以看到“ChatGPT時刻”即將來到邊緣端，這些新的AI模型可以在邊緣設備上運行，無論是在AIPC、在您的車輛中、在工廠機器人、在太空還是任何嵌入式應用中。
以下僅列舉了AMD自適應計算技術目前如何支持邊緣AI工作負載的幾個示例：
－ 美國國家航空航天局（NASA）：AMD Virtex FPGA助力NASA火星探測器實現AI功能，用于圖像檢測、匹配和校正，并在數據返回地球前過濾掉無用數據。
－ 斯巴魯：已選擇AMD第二代Versal AI Edge系列自適應SoC，將AI功能引入其下一代ADAS “EyeSight”駕駛輔助安全系統。
－ SICK：AMD Kintex UltraScale FPGA和FINN機器學習框架幫助SICK提供快速且準確的包裹檢查，從而增強工廠自動化。
－ Radmantis：AMDKria自適應SOM器件正助力實時AI推理，以促進可持續魚類養殖。
－ JR九州：日本最大的子彈頭列車運營商之一，正采用AMD Kria SOM為其基于AI的軌道檢查系統進行實時圖像處理。
－ Clarius：正使用AMD Zynq UltraScale自適應SoC助力其手持式超聲設備中的感興趣區域AI識別。
展望未來
基于FPGA的自適應計算正持續推動邊緣AI應用的突破，這些應用涵蓋自動駕駛、機器人和工業自動化、6G網絡、氣候變化、藥物研發、科學研究以及太空探索等領域。
值此FPGA誕生40周年之際，AMD為發明這項技術感到無比自豪，將繼續致力于開發尖端的領先產品，幫助開發人員持續運用FPGA技術，推動創新芯片設計、支持硬件輔助驗證，并加快產品上市時間。
AMD致力于在未來數十年引領這項卓越技術的演進。
鄭重聲明：本文版權歸原作者所有，轉載文章僅為傳播更多信息之目的，如作者信息標記有誤，請第一時間聯系我們修改或刪除，多謝。
