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智博会FPGA大赛落幕背后:英特尔试图撬动中国FPGA生态版图

admin IT业界 2019-09-03 13:30:29 大赛   应用   芯片   中国   架构   市场   版图   流片   数据   清锋   观点评论   英特尔   李德胜   鲲云科技   芯片   生态
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智东西(公众号:zhidxcom)文 | 心缘

智东西8月28日消息,本周一,2019重庆智博会FPGA智能创新国际大赛总决赛在重庆落下帷幕。

此次盛会由中国国际智能产业博览会主委会与英特尔主办,西永微电园、海云捷讯等承办,旨在推动FPGA、AI、大数据等前沿领域的智能创新。在历时2个月的角逐后, 鲲云科技、清锋时代、品奇数码赢得前三甲,揽获百万大奖拔得头筹。

此时距离英特尔宣布167亿美元收购全球第二代FPGA厂商,一过去4年零2个月;距离英特尔FPGA中国创新中心在重庆揭牌,已过去8个月。

智东西通过与英特尔中国战略合作与创新业务部董事总经理、英特尔创新加速器总负责人李德胜,以及本次大赛获奖团队进行交流,试图还原英特尔在发展FPGA上的思考、付诸的努力、未来的想法。

我们发现,以重庆的创新中心为枢纽,英特尔已经不动声色地编织了一张FPGA生态大网,正力图改造整个中国FPGA生态。

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一、FPGA:灵活可定制,开发门槛高

英特尔从以PC为中心向以数据为中心的转型中,现场可编程门阵列(FPGA)是一个关键的角色。

四年前英特尔砸167亿美元将全球第二大FPGA巨头Altera收入麾下,就注定它将与英特尔的CPU等技术资产协同并进,作为一支精锐部队,帮助英特尔开拓新的高增长细分市场。

当前AI芯片市场中,GPU以与深度学习神经网络契合的并行计算方式,迅速成长为AI训练芯片市场的不二霸主。

而在AI推理市场,尽管架构呈现百花齐放之态势,但出于使用惯性、对算力要求相对不高、性价比等因素的考量,英特尔至强CPU仍是很多开发者的选择,截至今年4月,英特尔至强CPU为80%-90%的AI推理市场提供助力。

▲处理器的灵活性与性能差异

面向越来越多的数据处理任务,传统的“硬件大脑”CPU压力倍增,一方面,英特尔优化新一代至强处理器,使其具备更强的AI加速性能;另一方面,“CPU+协处理器”的异构计算形式成为一种主流。

FPGA就在这个协处理器的位置上,扮演着关键角色。

FPGA属于半定制化芯片,也是开发专用芯片(ASIC)之前几乎必须经历的过程,它拥有高吞吐量的特点,且功耗、成本均比GPU更低。

尽管专用芯片(ASIC)按理说能提供更优的算力,但在实际情况中,由于算法的更新换代速度很快,ASIC可能面临刚流片就被市场淘汰的风险,而且但凡找代工厂把芯片做出了,都要一次性支付一比不菲的流片费用。

对于面临算法迭代问题的创企,FPGA的很大一个优势是可编程性,这使得它具备比定制电路ASIC更出色的灵活性,而且无需流片即可快速上市。

同时,FPGA也面临着非常严峻的挑战——开发门槛高,设备成本和费用高,导致创新应用有限、人才极度紧缺。这也是这篇市场长期小众的主要原因。

不过好在,AI应用的野蛮生长,正在为盘踞于通信、航空航天等传统领域已久的FPGA,打开一扇新的应用大门。

相比基本成型的PC、服务器生态,FPGA有无限的可能性,不仅覆盖云边端,也覆盖非常广阔的新兴行业和传统行业应用。

包括在本次大赛期间,我们看到了很多创新的项目,其中有的应用相当令人笔者惊喜,至少在笔者观赛之前,从未想过FPGA还能有这样的应用。

二、大赛前三甲:数据流架构、神奇桌面和3D打印

此次大赛是英特尔FPGA中国创新中心成立以来,首次举办的国际大型FPGA创新赛事。

参赛项目覆盖面非常广泛。在技术层面,除了AI芯片外,还有AI、NLP、机器视觉、大数据等。应用层面更是覆盖到工业物联网、农业、金融、健康、能源等各方面。

报名参赛的团队有400多支,来自11个国家,经过专业评审团根据创新、商业模式等标准的综合评定,最终3支团队分别抱走最终的100万、50万、20万元奖金。

前三甲中,鲲云科技是做AI芯片架构的公司,清锋时代是3D打印公司,品奇数码是AI技术公司。

鲲云科技自研的定制数据流(CAISA)架构,通过多引擎并行,可以比传统架构效率和性价比提升3-6倍,满足各种有固定算法算力需求的AI应用开发商,帮它们降低算力落地成本。

另外,鲲云科技也提供RainBuilder编译工具链,方便用户像使用CPU、GPU一样上手CAISA架构。

基于此架构的面向边缘端和物联网前端的AI推理计算加速卡“雨人”、面向服务器端的深度学习推断计算加速卡“星空”均已迭代到第三代,能实现即插即用。

▲基于星空加速卡的人脸识别检测方案

清锋时代做的项目工业级3D打印解决方案,布局覆盖材料、硬件、软件和产品设计,可完成鞋、眼镜框乃至立体口罩等高精度、高性能材料的定制化生产。原来鞋厂生产要一年半,用3D打印机半年就能完成。

3D打印落地端由数据驱动,他们已经在生产布局中应用FPGA的加速技术。他们还针对3D打印鞋底开发了定制化软件,通过采集鞋子与脚型的三维数据、压力数据,实现鞋型个性化定制,解决合脚问题。

目前,他们考虑的用户数据采集方案有两种,一种是精度不高的2D拍摄,另一种是成熟但成本偏高的3D结构光,这些高密度计算处理人物同样需要FPGA的支持。

▲清锋时代3D打印出的鞋中底

品奇数码采用的是“CPU+FPGA”的优化方案,将产品用于支持他们落地的地铁站安全项目、2000张脸一次性识别的高密度人脸识别项目、以及人机交互项目。

他们的人机交互触控桌,是智博会英特尔展台上最吸睛的Demo之一,把手机、水杯、酒杯、汽车等5000种商品放上去,这个屏幕都能通过AI识别出来,然后触控桌上就会展示产品的各种信息。

据介绍,这款触控桌零售价1.5万元,仅展出一天就卖出了76台设备,销售额破100万元。

▲品奇Magic Table演示

很多未能跻身前三的项目也颇具亮点。比如跻身总决赛的两家AI芯片公司光子算数和西井科技,分别在FPGA上采用了创新的芯片架构。

光子算数是国内首家做商用光子AI芯片的研发商,采用光电异构的计算架构,做用于服务器的光电融合AI计算板卡,通过集成光学对AI计算矩阵运算进行加速,相比传统纯电的AI芯片方案,功耗节省4/5。

西井科技做的是类脑芯片,以此为支柱,他们打造了“芯片+算法”全栈式AI解决方案,在自动驾驶、智慧港口、智慧矿场等场景实现商业落地。

三、围绕五个方向,三年培养一万名人才

正如前文所提及,尽管FPGA市场看起来前景广阔,创新应用也似乎没有什么边界,但人才一直是FPGA长期发展的一大痛点。

中国的形势尤其严峻,FPGA专业人才官方数据大概只有两三万,而中国每年毕业的大学生约700万,十年就有7000万。

想在FPGA有更多的创新,人才问题必须解决,李德胜告诉我们,这也是英特尔FPGA中国创新中心相当长的战略考虑和决心。

李德胜透露,未来三年内,英特尔希望和中国生态一起,在全国范围培养超过10000名FPGA专业人才,将人才库数量较当前提升25%。

执行这一计划的大本营,则是去年12月在重庆启动的英特尔FPGA中国创新中心。

这是英特尔第一个专注于亚太地区FPGA技术和生态的创新中心,也是英特尔创新加速器在中国的唯一FPGA创新中心。

自成立以来,创新中心主要围绕五个方向来推进FPGA应用创新和专业人才建设。

1、FPGA云加速计算中心

英特尔FPGA云加速中心内有100英特尔可编程加速卡和100多台高端服务器、网络和安全设备,通过云加速平台,向全球范围内提供免费的“云接入”加速技术。

今年3月推出以来,该云加速平台已接入50多家企业及科研机构。这一平台可实现远程访问和资源获取,为开发者提供FPGA开发、测试和验证环境。

这样一来,开发者无需自行安装调配底层通用设备,降低了应用FPGA加速能力的门槛,从而可以更聚焦在具体业务的开发。

当前FPGA云加速中心提供线上、线下两种服务模式,开发者可以线上咨询,也可以直接到创新中心咨询和体验。

2、100多例应用示范

在创新中心1100余平方米的展厅中,英特尔展示了100多项创新演示。

既有英特尔的FPGA芯片、计算卡、板卡,也有戴尔等合作伙伴打造的服务器,还有来自全球生态合作伙伴在AI、5G、视频、大数据、云计算、自动驾驶等领域的创新应用。

3、人才培训认证体系制定中

创新中心已和重庆大学、重庆邮电大学等十几所高校建立战略合作关系,已服务36个企业级合作伙伴,设置覆盖初、中、高级别的11门技术培训课程。

仅是今年上半年,创新中心就开设了20多场专门的培训和讲座,参加培训的老师和学生也给了创新中心很多有意义的反馈。

目前,他们也在制定分别面向初级、中级、高级工程师的FPGA专业教材,并在制定更为详细的FPGA培训认证体系。

4、峰会/大赛,催化创新应用

去年举办的FPGA创新峰会,以及刚刚落幕的FPGA国际创新峰会,都是英特尔在峰会、大赛等活动上的重要进展。

通过举办这些活动,英特尔携手合作伙伴搭建了一个生态平台,为创新项目连接生态资源,加速产业应用落地。

5、产业孵化,对接多类资源

在各类活动中,表现出众的创新团队,还有机会获得英特尔专家指导、创新展示、创业培训、创投对接、入驻FPGA创新中心、接入云加速平台资源等多种形式的支持。

据李德胜介绍,近期共计有2000多个政府领导、行业专家来到创新中心交流和参观,这也为创新中心对接到更多的政府项目和产业机会。

在李德胜看来,一定要有创新的应用开发者,他们和行业的专家结合起来之后,才会激发平台、计算力、创新力的潜能,就像AI不仅要重视算力加算法,还要能应用到产业链里。英特尔一直强调的是产学研用一定要结合起来,创新才能真正走的长远。

四、面向3000亿美元,构建最全智能朋友圈

FPGA只是英特尔生态建设计划中的一个分支,面向数据时代,英特尔瞄准的是3000亿美元潜在市场,而要攻下这广阔市场,建立稳固而广泛的生态是前提。

李德胜表示,对英特尔来讲,所谓的生态圈,宽泛地理解是更大的朋友圈。这里面可能有产业界的朋友、政府的朋友、园区落地的朋友,大家相互之间能发生很好的合作,都在推动生态的发展。

英特尔对生态的重视并不是这几年才开始,早在PC时代,每推出一代CPU,主板、电源、机箱、元器件等供应商的配合,已经形成了那个时代的生态产业链。

现在,以数据为中心的生态系统截然不同,AI、5G、物联网、自动驾驶等新兴领域,从技术、产品到生态都趋于多元和多维。

英特尔的合作伙伴,也从传统的对计算硬件有需求的机构或个人,转变为对提升AI、5G等技术能力有需求的机构或个人。

1、广度:探索创新需求,开展多元合作

技术和产品是英特尔的底气。

以前,英特尔聚焦云端和PC的算力支持;现在,英特尔提供覆盖云边端的一系列产品。

以前,英特尔的核心任务就是造芯片;现在,英特尔已经全面布局软件,包括优化的平台、框架、库和工具集,一方面最大程度挖掘硬件算力,另一方面帮助开发者降低操作门槛。

PC的英特尔,更像是一个芯片的“独裁者”,英特尔推出什么样的芯片,市场就围绕这一芯片推出相应的产品。

而现在,市场的芯片品类趋于多样化,英特尔也在转变思路,更多地考虑到市场的需求、合作伙伴的创新需求,试图提供更全面、更能满足不同用户需要的资源和服务。

近年来,英特尔在驱动自身创新的同时,也在平稳地驱动生态链的进化,推动基于AI、5G、自动驾驶等新兴技术的“裂变式创新”。

凭借技术优势和联动上下游产业的能力和经验,英特尔和合作伙伴一起发展FPGA创新生态,一边“打底子”,推进产业加速;一边“拓路子”,推动应用加速。

英特尔不单是和大公司合作,在近几年都花费精力和资源去支持创新的创业公司。

李德胜表示,如果纯粹考虑商业部分,那么只需找一个有成熟产品的大公司;而创企们的创新可能代表未来的方向,创企们和英特尔生态发生化学反应,在英特尔提供各种支持和加速服务后,将来这些企业有可能会成为各行各业新的领军者。

为了更好地聚集技术、人才、资本和产业上下游资源,英特尔还积极参与组建联盟、搭建开放创新平台、制定各类行业标准等。

例如今年1月,英特尔宣布“英特尔人工智能合作伙伴创新激励计划”,还和法雷奥联手制定推广了一个基于RSS、技术中立且由行业主导的自动驾驶汽车新安全标准。

2、深度:聚焦垂直领域,深化技术落地

拓宽生态广度的同时,英特尔也在生态深度上下功夫。

英特尔正在积极推进的AI、机器人等很多领域尚属于婴幼儿区,技术、法规、应用都不完善,这绝非几家公司凭一己之力就能快速填补的空缺。

在每一个聚焦的领域,英特尔早期都做了很多工作,将产业链相关企业配合起来。

另外,围绕英特尔软硬件“全家桶”的底层实力,英特尔和合作伙伴们一直在探索和深化最新技术的应用和落地。

过去一年,英特尔陆续宣布与阿里巴巴、百度云、腾讯云、百度飞桨框架等的合作,从超大型数据中心,到超低功耗设备端,加速各类数据分析和创新应用。

3、培养专业人才,推进前沿研究

正如FPGA与多家高校合作,英特尔就其主攻的各类技术,积极连接产学研界推动人才培养。

典型的方式有人才培养计划、合作高校及科研机构、开展课程及讲座、培训小中高乃至大学的师资、推进社区建设、与合作伙伴创建联合实验室、联合研发创新项目等。

英特尔也不是在孤军奋战,它在各地都有创新加速合作伙伴,这些合作伙伴利用他们的网络和触角,也帮助英特尔支持和发掘了很多优秀的团队。

比如跻身创新大赛前三甲的清锋时代,就是在英特尔合作伙伴的推荐下,决定来参加本次大赛。

除了商业应用外,英特尔也和合作伙伴一起,将先进技术和产品,用于解决科研和社会难题。比如用AI技术保护北极熊、东北虎等濒危动物,修缮箭扣古长城等。

4、研发投入问鼎,创企投资扩张

英特尔在研发方面的高投入是有目共睹的。

根据IC Insights,英特尔的研发与销售比率在过去20年中大幅攀升,这既反映了开发新IC技术的成本持续上涨,也体现英特尔不断加重对研发的投入。

▲2017年全球半导体企业研发投入前十(来源:IC Insights)

IC Insights报告显示,2017年,英特尔的研发投入超130亿美元,比当年整个半导体行业的1/3还多。到2018年,英特尔的年研发投入又增4%,至135亿美元,研发占全年营收的比重高达接近五分之一,继续问鼎全球半导体榜。

投资方面,英特尔投资已在全球57个国家及地区,对超过1530家公司进行了投资,总额超123亿美元,并且有超过660家投资组合公司公开上市或被收购。

从1998年起,英特尔投资已投资140多家中国技术公司,总额超21.3亿美元,其中近40家公司已上市或被收购,截至去年9月底,分布在全国约有40家投资组合公司。

前文我们提到英特尔能带给创企的支持,也是英特尔投资的主要优势:业务网络覆盖全球、与全球生态产业上下游联系紧密、能提供专业技术知识及渠道资源。

去年,英特尔投资总额达3.91亿美元,并在超过2/3的新交易中领投,AI、5G和通信、数据中心、软件和信息安全、物联网和机器人、半导体和存储等都是重点领域。

据2018年全球CVC报告,英特尔投资在当年企业风险投资中,总体活跃度排第三,在AI领域排第二,在网络安全领域排第一。

结语:中国FPGA生态待兴

从英特尔FPGA中国创新中心在重庆启动起,中国已经成为英特尔FPGA生态建设的重要阵地。

中国产业市场广阔,在生态具有全面性,同时中国企业的创新实力和活力正在风暴式成长。

创新中心正扮演着一个中国FPGA枢纽的角色,通过连通产学研投、对接英特尔优质资源、发掘优秀团队、孵化应用创新、培训认证更多专业人才等方式,推动中国FPGA生态的构建。

首届FPGA国际创新大赛已然落幕,参赛团队们也各自重返创业的轨道,正如李德胜所言,这是一个新的开始。

中国FPGA生态的巨轮,才刚刚起航。

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