探秘Agilex FPGA，看懂英特尔的技术创新力

有人说这“六大技术支柱”是英特尔为抵御NVIDIA、AMD和赛灵思等公司而筑起的坚固城防，也有人不惜溢美之词，将其称之为英特尔引领未来计算发展的“创新矩阵”。但其实无论叫法如何，在英特尔看来，这六大技术支柱之间是相互关联、紧密耦合的，既能够带来指数级的创新，也是英特尔未来十年甚至未来五十年的主要驱动力。

从英特尔发布的数据来看，其10nm工艺下的晶体管密度达到了100.8Mtr/mm²，大约是上一代的14nm工艺的2.7倍。也就是说在2015-2018这3年左右的时间内，英特尔实现了晶体管密度2.7倍的增长。同时，英特尔还正在积极研究如纳米线晶体管、III-V材料(如砷化镓和磷化铟)晶体管、硅晶片3D堆叠、高密度内存与互联、紫外光(EUV)光刻技术、自旋电子、神经元计算等前沿项目。

发展半导体精尖制造技术和平台，生产世界上最好的芯片，持续推动制程和封装工艺技术创新，当然是英特尔的使命，但还不是全部。

我们现在正逐渐转向以数据为中心的时代。预期到2020年，普通用户每天产生的数据量为1.5GB，智慧医院每天3TB，自动驾驶每天达4TB，而联网飞机和智慧工厂每天分别达到了40TB和1PB！

这意味着伴随着数据量的爆炸式增长，数据类型也发生革命性变化，人工智能、5G、自动驾驶、云计算、物联网等新兴应用带来了更加多元化的计算需求。例如在嵌入式应用领域和边缘设备端，用户的需求是能够实时抽取包括图像、视频和视觉信息在内的数据；在通信基础设施端，用户需要高带宽融合处理能力；在云端，相关企业的需求则是能够高效的管理、组织和处理激增的数据。

也就是说，当我们从更高的维度来看数据架构时，就会明显的意识到，在这个海量数据推动计算架构快速演进并呈指数级扩展的时代，没有一种单一的技术可以全面满足消费者或企业客户对未来的计算需求，不可能只通过直接的标量架构就能解决所有应用，他们需要的是在多样化的层级结构中连接多样化的架构，比如分别应用于CPU、GPU、AI和FPGA产品中的标量(Scalar)、矢量(Vector)、矩阵(Matrix)和空间(Spatial)架构。

同时，随着从高度动态、非结构化自然数据中进行收集、分析和决策的需求越来越高，对计算的需求也超越了经典的CPU和GPU架构。虽然领先的制程和CPU仍然至关重要，但要想充分把握数据爆发带来的机遇，还需要在包括制程和封装、架构、内存和存储、互连、安全、软件在内的一系列基础构建模块上极速创新。那种不去研究数据的产生、类别、以及所需要的处理能力，是不行的。这和以前的通用数据处理不一样，只单纯强调某一种处理器算力的做法是行不通的。

英特尔希望能通过六大技术支柱引领“超异构计算”时代。即通过提供多样化的标量、矢量、矩阵和空间计算架构组合，以先进制程技术进行设计，由颠覆性内存层次结构提供支持，通过先进封装集成到系统中，使用光速互连进行超大规模部署，提供统一的软件开发接口以及安全功能。

以英特尔在CES 2019上展示的下一代CPU微架构Sunny Cove为例，它包含了可加速人工智能和加密等专用计算任务的新功能，旨在提高通用计算任务下每时钟计算性能和降低功耗。在即将量产的10纳米PC处理器Ice Lake中，就高度整合了Sunny Cove微架构、AI使用加速指令集以及英特尔第11代核心显卡。

为什么要把制程封装和架构设计组合在一起？因为通过超异构计算，英特尔可以集成不同架构、不同制程、3D封装、互连和OneAPI等技术，确保可以最有效地实现产品多样性，提升产品稳定度，快速满足客户定制化和市场化的需求。

在向数据公司转型的过程中，英特尔将自身定义为端到端方案提供商，即产品线覆盖云端、网络传输端和终端。其中，核心来自云端的大规模数据处理，而布局端到端则可以让英特尔掌握“数据什么时候来、是什么样的数据、需要怎么来处理”。

为了增进处理新数据的能力，加快技术发展的步伐，并推动PC和服务器以外的计算，英特尔过去六年来不但一直在研究能够加快经典计算平台的专用架构，还同时加大了对人工智能(AI)和神经拟态计算的投资和研发。完成了制造和封装的首款自主学习神经拟态测试芯片Loihi、已交付的49量子位超导量子测试芯片、在300毫米晶圆制程上发明的自旋量子位制造流程等，均被业界视作英特尔对未来计算的提前布局，旨在颠覆未来计算格局。

随着人工智能、物联网、传感器等技术的融合应用及进一步发展，越来越多无人干预的机器设备和应用场景成为可能，“自能(Autonomous)”也正取代“智能”，成为带动新一轮创新发展的新趋势。在这样的时代大背景下，英特尔战略性地跳出了单纯比拼工艺和算力的低层次竞争格局，站在更高的起点上，通过构建全新的六大技术创新组合，将CPU、GPU、FPGA、AI加速器、通信系统、高速存储等部分有机的结合到一起，重新定义了产品开发设计的模式，Agilex FPGA就是最佳印证之一。我们也期待看到更多基于六大技术支柱打造的产品上市，引领产业更好地解决多元化计算需求的挑战。

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（编辑：核心网）

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