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FPGA:人工智能高算力芯片,,龍頭強(qiáng)者恒強(qiáng)

 mrjiangkai 2023-06-12 發(fā)布于上海

人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用,導(dǎo)致對(duì)高性能計(jì)算能力的需求空前旺盛。

人工智能芯片作為行業(yè)的核心組件,,其價(jià)格也隨之攀升,成為科技產(chǎn)業(yè)的新增長(zhǎng)點(diǎn),。

隨著AI模型復(fù)雜度的增加和參數(shù)量的指數(shù)級(jí)擴(kuò)張,,對(duì)計(jì)算能力的要求不斷提高。

例如預(yù)計(jì)在2024年底至2025年發(fā)布的GPT-5,,其參數(shù)量將是GPT-3的100倍,,所需算力為GPT-3的200-400倍。

由于高性能AI芯片在滿足這種日益增長(zhǎng)的算力需求方面具有不可替代的作用,,算力快速增長(zhǎng)需求下,,芯片供給的不確定性有望提升芯片價(jià)格提升。

人工智能芯片主要有CPU,、GPU,、FPGA及ASIC。#人工智能#

作為加速計(jì)算的分支,,人工智能領(lǐng)域要求低延時(shí)性和并行性,。

FPGA在人工智能領(lǐng)域有高處理效率和靈活性的優(yōu)勢(shì)。

與ASIC等其他競(jìng)品來(lái)看,,F(xiàn)PGA靈活性更強(qiáng),、系統(tǒng)擴(kuò)展性較好、并行運(yùn)算加速表現(xiàn)出色,,且FPGA產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期相對(duì)較小,,又能夠與CPU搭配起到加速卡的作用。#FPGA#

在相同性能下比GPU的單位能耗低,,因此FPGA在人工智能領(lǐng)域是更優(yōu)選擇,。

目前,CPU FPGA AI或者CPU FPGA GPU融合架構(gòu)的PSoC芯片兼具了SOC的靈活性和通用性,、FPGA的硬件可編程性和專用AI加速核或GPU的的高效性,,有極好的能效加成,因而逐漸成為主流發(fā)展趨勢(shì),。

Frost&Sullivan預(yù)計(jì)全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的68.6億美元增長(zhǎng)至2025年的125.8億美元,,年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為16.4%。

FPGA行業(yè)概覽

FPGA稱為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列,,基本結(jié)構(gòu)包括可編程輸入輸出單元和可配置邏輯塊等,。

基于其結(jié)構(gòu),用戶可根據(jù)自身的需求進(jìn)行重復(fù)編程重組電路,,具有高度實(shí)時(shí)性和靈活性,,可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)并行和任務(wù)并行計(jì)算,,在處理特定應(yīng)用時(shí)有更加明顯的效率提升,可以實(shí)現(xiàn)底層硬件控制操作技術(shù),,為算法的功能實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化留出了更大空間,。

可編程帶來(lái)的配置靈活性使其能更快地適應(yīng)市場(chǎng),具有明顯的實(shí) 用性,。隨著開(kāi)發(fā)者生態(tài)的逐漸豐富,,適用的編程語(yǔ)言增加,F(xiàn)PGA 運(yùn)用將會(huì)更加 廣泛,。

FPGA芯片使用功能沒(méi)有固定,,用戶根據(jù)自身需求使用EDA軟件對(duì)FPGA芯片進(jìn)行功能配置,同時(shí)每個(gè)FPGA芯片均可實(shí)現(xiàn)多次配置,,來(lái)實(shí)現(xiàn)不同功能,。#4月財(cái)經(jīng)新勢(shì)力#

FPGA所處半導(dǎo)體行業(yè)的位置圖示:

FPGA產(chǎn)業(yè)鏈

FPGA產(chǎn)業(yè)鏈較為復(fù)雜,F(xiàn)PGA制造商對(duì)上下游企業(yè)議價(jià)能力較強(qiáng),。

行行查 | 行業(yè)研究數(shù)據(jù)庫(kù) 資料顯示,,F(xiàn)PGA產(chǎn)業(yè)包括底層算法設(shè)計(jì)企業(yè)、晶圓代工廠,、專用材料及設(shè)備供應(yīng)商等上游企業(yè),,F(xiàn)PGA芯片制造商、封測(cè)廠商等中游企業(yè)以及視覺(jué)工業(yè)廠商,、汽車廠商,、通信服務(wù)供應(yīng)商、云端數(shù)據(jù)中心等下游企業(yè),。

整條產(chǎn)業(yè)鏈較為復(fù)雜,,IBM、臺(tái)積電,、Intel,、華為、騰訊等國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)均參與其中,。其中產(chǎn)業(yè)鏈中游龍頭FPGA企業(yè)在全球市場(chǎng)占據(jù)壟斷地位,,且對(duì)上游軟硬件供應(yīng)商和下游客戶企業(yè)議價(jià)能力較強(qiáng)。

FPGA行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

目前,,F(xiàn)PGA 市場(chǎng)基本上全部被國(guó)外 Xilinx,、Altera(現(xiàn)并入 Intel)、Lattice,、 Microchip 四家占據(jù),。

其中,Xilinx 和 Altera 兩大公司對(duì) FPGA 的技術(shù)與市場(chǎng)占據(jù) 絕對(duì)壟斷地位,占據(jù)了近 90%的市場(chǎng)份額,。

國(guó)內(nèi)研究 FPGA 芯片的公司有復(fù)旦微電、紫光國(guó)微和安路科技等,。

復(fù)旦微電是高可靠FPGA 技術(shù)領(lǐng)先,,率先推出億門級(jí)FPGA 和PSoC 芯片;紫光國(guó)微是國(guó)內(nèi)特種集成電路行業(yè)領(lǐng)先者,,產(chǎn)品覆蓋500 多個(gè)品種,;安路科技是國(guó)內(nèi)民用FPGA龍頭。

國(guó)內(nèi)復(fù)旦微電和紫光國(guó)微在特種FPGA領(lǐng)域已經(jīng)陸續(xù)突破2xnm及1xnm,,下游國(guó)產(chǎn)化率持續(xù)提升,。

另外,根據(jù)Gartner 預(yù)測(cè),,軍工,、航天特種FPGA 市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng),占FPGA 市場(chǎng)整體份額維持在15%左右,,F(xiàn)PGA 在航空航天和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多,,包括飛行控制、傳感器接口和圖像處理的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),,軍用雷達(dá)射頻信號(hào)處理等,。

另一方面FPGA下游最大應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橥ㄐ判袠I(yè),占比超過(guò)40%,,龍頭廠商在通信領(lǐng)域驗(yàn)證加速,,持續(xù)快速增長(zhǎng)。

隨著全球新一代通信設(shè)備以及人工智能與自動(dòng)駕駛技術(shù)等新興市場(chǎng)領(lǐng)域需求的不斷增長(zhǎng),,F(xiàn)PGA應(yīng)用市場(chǎng)有望迎來(lái)高速成長(zhǎng)機(jī)遇,。

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