追赶空间巨大 中国FPGA跨入3.0时代尚需10年奋斗

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近年来FPGA最引人关注的变化趋势之一就是应用领域不断拓展。通信、工控等是FPGA传统的应用市场，然而近年来随着云计算、大数据、人工智能、物联网等的发展，FPGA开始向新领域扩展。

微软亚洲研究院异构计算组副研究员张宸指出：“这些年人工智能的崛起，依靠的是深度神经网络算法大型多层的网络模型，典型的有循环神经网络和卷积神经网络为代表。这样的模型一次推断（inference）通常需要数十亿甚至上百亿次的运算，而在线的服务系统的响应时间在毫秒量级。这就意味着每秒上万亿次（TFLOPS）甚至百万亿次的运算性能，同时对器件的体积、功耗还有一定的约束。这使得我们期待数据中心的高性能计算硬件应当具备如下优势：低延迟，低开销和规模化。在数据中心，FPGA 相比 GPU 的核心优势在于低延迟，使用 FPGA 来加速的话，只需要微秒级的 PCIe 延迟（微软现在的 FPGA 是作为一块 PCIe 加速卡），对通信密集型任务，FPGA 相比 CPU、GPU 的优势就更大了。”时至今日，微软已经在数十万台云服务器上部署了 FPGA 。微软目前也是在数据中心的 FPGA 应用上投入最大的互联网公司。

快速兴起的网络边缘计算对于FPGA的应用需求也在增加。莱迪思半导体亚太区资深事业发展经理陈英仁表示：“受延迟、隐私和带宽限制的驱动，FPGA正在被越来越多布署于物联网系统设备当中，超低功耗灵活推理的需求亟待满足。”Semico Research市场研究公司的数据显示，使用人工智能的网络边缘设备数量将以110％的复合年增长率爆发式增长。

高云半导体市场副总裁黄俊将新兴市场划分为三个部分：首先在以消费电子为代表的智能终端设备中，接口越来越丰富，同时又需要保持小体积和低功耗，这就要求底层器件可以更灵活地支持接口转换与胶合逻辑，使得低密度FPGA有了更多用武之地。其次，越来越多的AI运算开始在边缘计算领域执行，比如音视频的采集和预处理，它们需要支持简单或中等复杂度的算法和IP，这又给了中低密度FPGA 以机会。最后，云端需要支持高速SerDes，高速FPGA正在成为必需。

概括而言，人工智能、大数据、云计算、ADAS、物联网、机器人、可穿戴设备，5G通信设备、网络交换、工业控制、金融设备、安防监控、视频驱动、医疗仪器、汽车电子、家用电器、信息安全等都将是未来FPGA的重要应用市场。2017年全球FPGA规模市场约为50亿美元。而日前高盛发布的报告中，预测未来5年FPGA市场规模将达到100亿美元，到2025年将增长到120亿美元。

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