人工智能、物聯(lián)網(wǎng)需要什么芯片？CPU和GPU將讓位于FPGA

　　另外，與CPU和GPU相比，FPGA的運算類似于ASIC“電路直給”，執(zhí)行效率比CPU和GPU大幅提高。同時，FPGA在整數(shù)運算領域效率大大超過CPU，所以FPGA在整數(shù)運算領域的加速優(yōu)勢非常明顯，而整數(shù)運算正是當前主流企業(yè)級應用的主要運算方式。目前。FPGA在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡算法進行圖像識別、加密算法進行安全控制、壓縮算法等整數(shù)運算領域的加速運算更加出色。

　　1.3、物聯(lián)網(wǎng)—FPGA替代部分AISC，提升運行效率

　　Intel收購Altera的另一個原因是因為看好物聯(lián)網(wǎng)領域的機會。之前FPGA的主要作用之一是用于原型設計，先用FPGA做功能驗證然后用ASIC流片，是為了在節(jié)約成本的情況下更好的設計ASIC。但是隨著FPGA自身的性能、能力與可實現(xiàn)邏輯的復雜度的不斷提升，現(xiàn)在FPGA在高性能、多通道計算領域可以直接代替一些部分分ASIC和和DSP來使用，主要原因三點：并行運算、硬件結構可變、運行中可以更改。

　　Intel在Computex2015上展示了基于FPGA優(yōu)化下的物聯(lián)網(wǎng)的方案，F(xiàn)PAG的并行計算在多通道領域優(yōu)勢，以及可編程特性在物聯(lián)網(wǎng)領域可以對傳統(tǒng)的ASIC方案進行優(yōu)化。

　　在安防監(jiān)控領域，F(xiàn)PGA和DSP都可以實現(xiàn)視頻分析，由于FPGA計算方式采用并行方式，其處理效率較DSP大幅提高?；贔PGA的解決方案在設計時間上可以進行調(diào)整和更新，在運行時可以重配置——它能夠?qū)崿F(xiàn)通道數(shù)量、分辨率、幀速率和延時的動態(tài)平衡。同時，當出現(xiàn)了新的IP內(nèi)核時，基于FPGA的解決方案能夠靈活地更新，在現(xiàn)場進行編程改進。

　　目前，Intel的X86處理器和DSP很難做到圖像視頻多通道處理和智能檢測分析，但是CPU+FPGA后其并行處理可以輕易解決。例如，Intel已經(jīng)有實時的視頻內(nèi)容分析應用，可以對車牌進行分析，如果配上FPGA就可以實現(xiàn)對大量車牌的并行分析，也可以解決雨霧天低能見度下的精準分析，這就是FPGA在安防領域的優(yōu)勢。

　　在工業(yè)智能化領域，F(xiàn)PGA的用處也非常多，例如FPGA的并行計算的特性可以做多通道的馬達控制。一片F(xiàn)PGA就可以精確控制大量馬達同時運行，減少傳統(tǒng)采用大量ASIC控制，實現(xiàn)控制流程和運行操作簡化和提升效率。目前Intel也有智能工廠方案，如果在云端和網(wǎng)關端有強大的優(yōu)勢，加上跟終端的控制結合，則優(yōu)勢會大大增加。

　　在智能家居領域，未來的智能家居的核心在于傳感器的融合，F(xiàn)PGA的并行計算可以很好處理。例如，當主人回到家以后，照明自動打開，音樂自動播放，門禁和安防自動解禁，這些應用場需要很很短的時間內(nèi)實現(xiàn)大量的融合算法。

　　或者，有人說未來機器人將是家庭的入口。在機器人控制上也需要大量的并行處理和控制，例如機器人的智能需要機器視覺技術的大提速。目前看演示的機器視覺技術，很多都是基于FPGA來完成的，這也是FPGA可以發(fā)揮的地方。

　　最后，實際應用中，F(xiàn)PGA的可編程性使開發(fā)人員能夠用軟件升級包通過在片上運行程序來修改芯片，甚至可通過因特網(wǎng)進行遠程升級，大大減少的家庭用戶的升級成本。

　　總之，CPU+FPGA的模式，一方面可以提供更好的單位功耗性能夠，另一方面可以彌補X86架構在并行運算上的不足，并可以將方案往下延伸。據(jù)說，英特爾將在16年下半年將推出40多款MCU產(chǎn)品，這絕對是占據(jù)物聯(lián)網(wǎng)終端的重拳，如果未來英特爾X86+FPGA+MCU組合起來，基本上在物聯(lián)網(wǎng)領域擁有頂級裝備了。

　　1.4、設計成本高和開發(fā)周期長，F(xiàn)PGA在小批量更優(yōu)

　　隨著半導體制程升級，芯片設計和流片費用成指數(shù)型增長。最終流片數(shù)量不大的ASIC或者ASSP，攤銷到每塊芯片的成本其實非常高。

　　粗略計算，最便宜的ASIC流片成本需要幾十萬人民幣一次(按照50萬元測算)，ASIC流片后如果量大，邊際成本基本為0，而一塊最便宜FPGA芯片的價格在10元左右。也就是說，如果客戶有50萬元，實現(xiàn)同樣的芯片邏輯功能，可以選擇買5萬片F(xiàn)PGA通過編程實現(xiàn)，或者花50萬元設計ASIC后流片(流片邊際成本為0)。測算下來，5萬片流片可以作為一個零界點。

　　按照上面測算，于低于5萬片合的小批量多批次更適合FPGA。FPGA在原來的專用設備控制器上(如雷達、航天飛機、汽車電子、路由器，這些高價值、批量相對較小、多通道計算的專用設備)有取代ASIC的趨勢。

　　另外，F(xiàn)PAG的靈活性和開發(fā)周期短，可以幫助企業(yè)快速搶占市場。全球FPGA第一大廠商Xilinx認為，傳統(tǒng)的ASIC和SoC設計周期平均是14個月到24個月，用FPGA進行開發(fā)時間可以平均降低55%。而產(chǎn)品晚上市六個月5年內(nèi)將少33%的利潤，每晚四周等于損失14%的市場份額。等到快速搶占市場后，如果產(chǎn)品的量較大再采用ASIC流片來降低成本。