相约临港:自适应计算加速数字化产业升级与转型

6月29日,在上海自贸区临港新片区,由临港集团主办的临港新片区半导体产业发展高峰论坛开幕。值此中国半导体行业发展的关键时期,业界领袖企业齐聚一堂共同分享对于行业以及产业的发展和规划......

赛灵思作为全球自适应计算的领导厂商,应邀出席本次高峰论坛,赛灵思大中华区解决方案与业务发展总监朱勇发表了题为 “自适应计算加速数字化产业升级与转型” 的主题演讲,向与会领导和嘉宾分享了从本质上如何分析和看待现今的产业发展态势,并如何借助灵活应变的下一代自适应计算技术实现数字化产业升级与转型。小编就不过多剧透了,以下为新鲜出炉的演讲全记录。

朱勇,赛灵思公司大中华区业务拓展总监

各位领导,各位嘉宾,各位在场的朋友,大家下午好!很荣幸在这里和大家分享一下我们赛灵思对市场的一些理解和想法,今天我分享的主题叫做“自适应计算加速数字化升级与转型”。

面对海量数据,单一处理架构捉襟见肘,异构计算大势所趋。

我们生活在一个数据爆炸的时代,预计到2020年,全世界的数据量会达到44个ZB,如果这个估计是准确的,那么它相当于可观测宇宙中星星数量的40倍!在过去,我们接触的数据量可能几台电脑就能处理了(KB->MB->GB->TB),但是到今天我们会发现一部手机产生的数据量就远远超过了我们的想象。今天所有的家电可以接入网络、汽车也可以接入,甚至所有的出行都可以产生海量的数据,这个数据量是超级巨大的(PB->EB->ZB->YB),它产生的能量就会有一个从量变到质变的过程。

那数据又是以一种什么样的形式出现的呢?首先,你会发现它是杂乱无序的;其次,它的增长既不是线性的,也不是指数级的,而是爆炸性的增长。我们今天面对的能够产生数据的接入设备越来越多,每个设备都在产生无比巨大的数据,这就导致了数据的爆炸性增长。

而且,对于数据的处理和决策,要求也越来越迅速,最好是在产生数据的节点,也就是我们通常说的边缘侧,就能独立分析新产生的数据,做出适当的决策,及时地调整边缘设备的运行。就拿汽车来说,现在的汽车会集成越来越多的ADAS设备,每台汽车都会配备越来越多的探测器或者传感器,比如前置摄像头,环视摄像头,全面显示的后视镜,甚至激光雷达,等等;以后还会有自动驾驶的域控制器,这里面就会有网关、计算加速、数据汇总、预处理及分发装置等。大家可以看到,一台车本身它所要接触的数据量,就已经呈现出一种爆炸式的成长了,而且都是各种杂乱无章的数据类型。汽车本身既是一个巨大的数据源,也是一个巨大的数据消耗源,对于数据的引力和数据的时延的这些诉求都是非常高的。

那如何让这些数据完成传输、计算,产生内容,产生意义呢?你会发现它已经不是一种架构就能够完成的了。因为它已经不像从前的那些简单的通讯数据(比如说语音,比如说文字)而是把短视频、流媒体等各种不同的数据都叠加进来了。所以,单一的数据架构根本无法独立完成这么大海量数据的处理。若干年前,我们就提出一个概念,叫做“异构计算”,这也是很久以来大家都在思考的东西,对于现在这种数据爆炸的黎明时代,我们发现异构计算将会是整个世界需要的一种计算模式。

新基建归根结底就是一场“数字基建”

在中国的新基建提出来之后,我们就在想,为什么叫新基建,它新在哪里?基建一直以来都是中国经济增长的驱动力,这次提出来的新基建主要针对什么?

我们的理解是这样的:新基建主要的目标,其实就是围绕着数据做一些事情,在数据成为一种社会的能量聚集点之后,它吸引了很多服务、应用,这些都需要向数据靠拢。我们怎么样做基建,才能够把数据的能量释放出来,能够让这些数据更好地流通、更好地产生一些改变生活的东西;这样一种基建,就是“新”基建。所以,“新”就是“新”在数据,怎样让数据给我们提供更好的生活,让社会更高效地前进。

随着数据的交互你就会发现,在4G年代或是互联网时代,传统的基建里数据还是离整个服务、应用比较远的。但是当数据产生了一种引力之后,它会吸引所有的服务、应用往数据端去靠近,这样就产生了所谓的边缘智能计算,类似神经元,把它变成更有意义的数据,然后才能够把这个数据的能量释放出来。

新基建的七大核心领域其实就在于数据。我们看到国家给出来的这七大领域分别是5G、人工智能、大数据中心。在这个里面,我们认为它主要谈的是数据的产业化,我们怎么样把今天产生的数据、数字,通过手机,通过智能工厂,通过人工智能把它变成一种能够产业化的东西。

下面说的是新能源汽车充电桩、城际高速铁路和城市轨道交通、特高压、工业互联网,你会发现这些都是非常独特的领域,它的特点是能够产生巨量的数据,同时它又是传统行业。我们要思考的是,怎样利用数据产生的能量加速传统行业的发展。所以,我们把新基建分成数字产业化和产业数字化,同样是说数据是新基建的核心。

中国经济已经呈现由投资驱动转向创新驱动的发展趋势,5G、 云计算、人工智能等新兴产业带起来的风口,将加速中国进入创新的大时代。

中国创新速度超越了芯片发展周期,自适应计算平台应运而生

大家会发现,芯片在往前面演进的时候,产品的迭代周期本身是越来越慢的,而不是越来越快。大概从90纳米到28纳米这个过程,我们可以看到在制程上大家都还能够按照原定的步骤一步一步的两年推出一代新产品,或者容量翻倍。

但是,随着进入到20纳米之后,整个的芯片设计周期就越来越长,成本也越来越高。但是从另外一个角度看,创新,像刚才讲的数据量的增加,行业标准的不断变化,你会发现创新是在快速演进的。以前从2G到3G,大概用了三五年的时间,3G到4G,或者4G到5G,也是用了大概五年的时间迭代。但是,到了AI,到了今天这样的智能世界的时候,你会发现整个算法的演进是非常非常快的,以AI为例,可能算法的演进也就是一篇论文,就能够让大家发现一个完全不同的世界,行业的标准在跨行业的时候也都在不停地从各种维度改变对创新的不同要求。

所以,我们认为今天的创新和芯片的周期变成了一种非常不匹配的节奏,世界在呼唤一种自适应的计算。它不被芯片的设计周期所限制,又能同时在算法演进的时候,在行业标准推进的时候,在需要增加保密性、安全性等改动的时候,有硬件来支撑你的这些想法。我们觉得自适应计算是能够更好满足大家需求的。

我们再来看看怎么样的平台才是自适应平台。

自适应平台是像以前的传统CPU吗?CPU的最大特点是灵活性,软件可编程,在计算平台里面是最灵活的一种解决方案。但是,它有很多其他的问题,比如很多情况下,它的计算效率低下;这也是为什么大家会在网络处理里面不停地提智能网卡的需求。

同样,对于ASIC、ASSP这类专用芯片,甚至是GPU,它们在特定情况下计算效率高,但它又有硬件层面灵活性的限制。所以,我们认为自适应的平台必须是能够根据自己的种类,自己的应用特点来不停的变化的这样一种架构。所以,自适应平台最简单的需求就是DSA,它不是一种单一计算的架构,也不是做单一架构的计算,它是能够根据不同专业领域架构的需求而改变自身硬件架构的一种解决方案,能够提供一种软、硬件的平衡,也就是赛灵思的自适应计算加速平台所展现的这种架构。

完美契合目标应用,赛灵思自适应计算平台将为行业升级换代带来重大价值

前面所有的都是在说新基建是对于数据的基建,它本身在这个过程中,随着能量的不停释放,我们会发现很多跨行业的一些创新的机会。新基建正在引领创新,而在创新的时候,是最需要有灵活的、可编程的、自适应计算的平台,刚好这就是赛灵思所打造的。所以说,我们赛灵思的自适应平台,和新基建的数字产业化或者产业数字化的落地,将会是完美的契合。

赛灵思一直以来都是自适应计算的领导者。在云计算方面,我们和亚马逊一起合作,首次推出了FaaS的服务,极大的降低了FPGA的使用门槛;在5G的无线市场应用中,大家也都知道,任何一种通讯的标准出来之后大家都会先以赛灵思的基础架构做原型设计,或者做测试,甚至有很多客户都在直接用赛灵思的器件去做一些产品,所以在通讯市场是我们从2G、3G、4G、5G一直跟进到现在的,甚至客户的6G也在用我们的产品去做前期的研究,所以在这个维度证明赛灵思是自适应的领导者。在汽车电子领域,我们也有超过1.7亿颗的出货量,超过7千万颗部署到ADAS应用;在航空航天,我们也是全球第一大的供应商;在工业物联网我们也有70%的份额;测试和测量,基本上全球所有的做IC的封装测试里面都会有赛灵思的产品。

引领自适应计算技术创新,赛灵思让所有开发者皆能享受硬件加速飞翔的速度

我们在硬件上又是怎样去实现自适应的呢?首先,作为FPGA的发明者,赛灵思一直以来都是技术驱动的公司,我们没有仅仅停留在FPGA,早在2011年的时候我们就集成了ARM,推出了SoC,去适应软件领域的需求,客户也发现说,当FPGA和ARM或者是和处理器结合到一起的时候,确确实实给大家带来了非常广阔的空间,一个软件和硬件同时可编程的平台,我们得到了非常好的市场接受度。后面我们又继续帮客户去增强这种system-on-chip能力,放了四个核进去,做了MPSoC这种架构。

再后面我们觉得数字跟模拟如果能够集成到一个平台会是什么样子?我们又做了RFSoC;再后面就是2018年,各位也知道我们推出了ACAP,自适应计算加速平台。其实从整个产品系列,我希望大家感受到赛灵思确确实实是一家有前瞻性的公司,包括ACAP刚刚推出来的时候,大家都还对自适应不是那么的理解。但是,随着今天我们看到创新和数据的增加,你会发现自适应是非常重要的,赛灵思这些灵活的硬件架构平台,确确实实在应用领域起到了自适应的作用。

在创新方面,如果是对我们比较有了解的朋友大概都知道,从硬件到软件,都记载着我们公司的创新记录。硬件方面,从世界上第一颗FPGA到首款Zynq MPSoC和RFSoC,到近两年我们又陆续推出了Alveo加速卡,和Versal自适应计算加速平台芯片,为我们的客户,更多的创新者,提供更新工艺更先进的芯片;软件方面,从传统的ISE到下一代的主要面向硬件编程的Vivado开发工具,我们又面向系统工程师和软件开发者推出了全可编程的集成环境,支持C, C++, OpenCL等软件开发语言,进一步降低硬件编程的门槛,我们今年又再一次推出了Vitis这样的统一软硬件开发平台,你可以直接把你的一些想法用传统软件,比如Python,在我们的硬件上面实现。大家可以看到,赛灵思始终是一家有创新基因的公司。

在过去两年,赛灵思完成了从器件到平台的转型,以前大家一直说赛灵思只是一家硬件、芯片公司,随着我们做到了MPSoC,我们把硬件变成了平台,当我们做到RFSoC的时候,我们把模拟和数字都混在一起了,基本上可以给客户提供的不单单是数字这一部分的计算,而是把你的AD、DA这些所有的能够跟数据相关的东西都接进来了,基本上在硬件上面已经变成了全硬件、可编程的平台。

同样,我们也发现这个世界越来越变成是软件驱动的,很多你的想法都是打开电脑之后,特别是对创客来讲,他经常打开电脑就把自己的想法做了。但是,他做的过程中,其实一定会碰到问题,就是怎么样做差异化,不仅仅软件服务的差异化,更是硬件平台的差异化;客户的设计、产品只有真正做到了差异化,才能体现最大的价值。所以,我们在这个前提下,软件工程师也好,还是创客也好,他都会落到硬件上面,我们怎么样让软件工程师尽早的享受到硬件带来的好处和便利,这是我们这次软件平台升级的最主要的想法。

所以,我们有对硬件开发者的软件平台,有对嵌入式开发者的嵌入式平台,有对于应用软件开发者的软件平台,甚至会有AI开发者和一些数据科学家,他们也可以在我们的平台上面把他的想法实现出来,可以看到一些不同的结果。所以,这也是另外一个层面的创新。

加速自适应计算普及,加速中国新基建数字化升级与转型

为了帮助我们的客户尽快落地产品和方案,我们提供全方位的灵活部署方式。绝大部分的传统客户,会采购我们的芯片自研硬件板卡,当然前期会使用我们或者合作伙伴的开发板,做评估做设计做测试等;或者使用我们现成的加速卡、SOM模块系列产品;现在我们的技术、客户的产品,也可以部署到云上面(比如亚马逊、阿里巴巴等公有云),然后灵活的发布给他们的最终用户使用。这些多样的部署方式,我们都有很多成功案例可以供借鉴。

赛灵思的所有的十大市场应用,其实是和新基建的内容高度吻合的。这里除了广受关注的数据中心,和5G相关的有线、无线通信之外,赛灵思的核心市场和新基建里面的边缘计算,尤其是新能源汽车、城际高速、新型的特高压电站、工业物联网和人工智能所代表的边缘计算是息息相应的。

大家可以看到这些核心市场里应用的一些特点,无论是汽车电子、广播专业视频、航空航天、工业视觉,还有医疗和科学计算,测试仿真,包括消费电子,它们都是极度贴近数据的应用或者服务,要么它们自己会产生或者消耗大量的数据,要么它们对数据系统的响应时间有极高的要求。这里正如这个世界是由很多国家,很多民族、文化组成的,新基建也是一样的,它所需要的计算平台,也不可能是由一个单一的中央化的运算平台所构成,需要多维度的多种形式的边缘设备、平台,这其实和赛灵思的市场是高度吻合的。

在每个市场里面,如果跟我们的客户聊,会发现在过去两年大家对赛灵思的理解和对赛灵思产品的应用越来越多,这也是我们非常骄傲的地方。赛灵思的使命就是打造“灵活应变,万物智能”的世界,灵活应变包括各种各样的领域,然后各种各样领域里面的各种各样的应用。这个世界上一定有很多些创新是我们没想到的,但我相信,广大的创客和我们的客户一定能把我们的平台应用到更多的创新场景中去,为加速中国新基建的数字化升级与转型添砖加瓦。

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