摩尔定律FPGA迎来“黄金时代”缓解FPGA中级水平以上人才供应不足

2021-07-15 14:30:42

重庆,麻辣山城;英特尔,世界半导体巨头。

因为FPGA(现场可编程门阵列),两者再度携手,以期在FPGA人才培养上寻求突破。

6月22日,英特尔FPGA中国创新中心人才输送启动仪式暨英特尔FPGA产业和人才研究报告发布在重庆举行。

如今数字经济蓬勃发展,高性能计算是数字化的重要生产力,而FPGA作为高性能计算的“神助力”逐渐受到重视,甚至有业界人士如此表示:“一个公司优不优秀,或者说是不是一个创新公司,就看FPGA到底用多少。”

然而,人才匮乏已成为制约FPGA产业发展的首要因素。此次英特尔和重庆的强强联合,能否为FPGA人才培养的中国模式注入一股“麻辣之味”?

FPGA中级水平以上人才供应不足

根据英特尔FPGA中国创新中心与咨询公司IDC合作发布的《FPGA产业发展现状及人才培养研究报告》(以下简称“报告”),到2024年全球创建的数据总量将达143ZB。但在目前创建的所有数据中,约有88%的数据未得到必要分析,未经挖掘的数据无法产生价值。因此在数字经济蓬勃发展的当下,高性能计算是数字化发展的重要发展力。

由于FPGA具有高性能、低时延、可重复编程和低能耗等优势,同时凭借在高速计算领域的优异性能和应用广泛性,市场需求持续增长。IDC预测,到2024年,全球FPGA市场规模可达到71.55亿美元,全球加速服务器市场规模达284亿美元,而在网络与通信细分市场,FPGA将占据34%的主体份额。“例如5G时代,每个用户的信息峰值传输速率突破1Gbps,基站传输速率超越10Gbps,生产如此高速网络设备,需要集成度极高的芯片,而FPGA芯片将成为功能设计与原型验证的优选开发与测试环境。”英特尔FPGA中国创新中心相关人士表示。《报告》还指出,虽然目前市场上FPGA人才供应仅能满足初级人才需求,但超过70%的被访企业或机构认为中级水平以上的FPGA工程师严重不足,且整体缺乏FPGA设计和验证方面的人才。“人才培育是英特尔FPGA中国创新中心的核心工作之一,自2018年成立以来,依托英特尔全球领先的FPGA技术,创新中心已经建立了线上与线下结合、理论与实战协同的人才培养体系,并提供初级、中级、高级和专家级技术等多层次的培训。同时,加强校企合作,携手高校建立联合实验室,搭建实训平台,推动在FPGA专业技术人才培养、项目研发、科研设备共享等方面的深度融合。”英特尔FPGA中国创新中心总经理张瑞说,此次英特尔FPGA中国创新中心与企业在人才培养和输送方面达成合作,加强FPGA人才提升体系,将人才更精准高效地输送到产业之中,进一步推动FPGA应用产业发展。

高端FPGA国产替代难实现

何谓FPGA?其常被用于加速计算任务,在一些特定领域,相较CPU、GPU等通用芯片,FPGA执行效率更高、延时和能耗更低;可通过重复编程来适应变化,开发周期短、灵活性高、小批量出货成本更低是优势。

1984年,Xilinx发明了全球首款FP⁃GA,但由于高设计成本、高功耗、大尺寸以及应用场景少而被束之高阁。

如果说大数据、物联网、5G以及AI等大量应用的出现,让FPGA由冷变热,那么2020年突如其来的疫情,为FPGA刷了一把存在感。比如英国公司戴森用了10天就赶制出呼吸机,用的便是英特尔FPGA芯片;大范围在线会议、云课堂的背后,FPGA芯片在数据中心扮演着关键的加速作用。“FPGA所具备的可编程性和普通的软件编程有本质区别,CPU或单片机的编程,往往是通过改变寄存器的配置来实现,不会改变芯片的逻辑功能。”芯片行业从业者老石表示,FPGA的可编程性也叫作硬件可编程性,让FPGA可以对逻辑门阵列进行重复编程,从而使得FPGA可以在逻辑层面上任意改变自己实现的硬件结构,这就使得FPGA有很高的灵活性。“可以通过编程让FPGA变成一个网络交换芯片,也可以让它变成一个视频处理芯片。”老石说,FPGA已经演变成一种非常复杂的芯片,并成为延续摩尔定律的主要代表,现在的高端FPGA都使用了最先进的半导体工艺进行制造,比如英特尔的10nm工艺和台积电的7nm工艺。

作为FPGA的发明者,Xilinx也是目前全球最大的FPGA公司。去年10月,AMD宣布拟以350亿美元价格收购Xilinx。今年4月,交易已得到双方股东批准。“FPGA一直被广泛应用于网络和通信等领域,用来对大量的网络数据包进行处理,华为一直都是FPGA的超级大客户之一,特别是华为的运营商业务,很多解决方案大多基于美国Xilinx和英特尔的FPGA进行设计和实现,但目前还没有国产的FPGA能替代美国高端FPGA。”

申港证券研报指出,目前全球FPGA供应市场呈现双寡头格局,Xilinx和英特尔合计市场占有率高达87%左右,再加上Lat⁃tice和MicroChip合计5.6%的市场份额,这四家美国公司占据了全世界92%以上的FPGA供应市场。

尽管国内已诞生了紫光同创、上海安路、上海复旦微等多家FPGA公司,但整体体量及技术实力较国际巨头仍有较大差距,特别是中高端FPGA芯片,我国目前仍然无法做到国产替代。

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