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FPGA彈性與效率兼具 Xilinx大幅優化AI效能

2021/04/22 - DIGITIMES企劃

在AI架構中,處理器扮演了關鍵角色,目前市場上的處理器類型眾多,要針對不同應用選擇合適的處理器有一定難度,安富利應用工程經理林明憲在「AI運算升溫 FPGA滿足分眾市場需求」演講中即表示,FPGA的效能與其可程式特色帶來的彈性,將可滿足不同應用場景的AI需求。

AI進展加速,市場主流的演算法每隔一段時間就會調整改變,要完全符合其需求,林明憲指出,DSA(Domain Specific Archeteture;專用領域架構)會是最佳選擇,FPGA即是DSA架構。他進一步點出,現在常用的CPU或GPU都屬於通用型處理器,無法滿足特定演算法的需求,因此效能無法完全發揮,之前安富利曾參加專為AI效能評分的公正單位MLPerf,在評比結果顯示,Xilinx的FPGA可發揮100%完整效能,其他的CPU與GPU的效能則僅有40%,主因即是這兩類處理器的架構,無法完全貼合演算法需求,至於專為特定需求開發的ASIC,也需1~2年的設計與製造時間,產品問世時演算法早已更迭,因此運作時效能仍會打折扣。

FPGA的好處除了效能遠比CPU、GPU更高,其可程式架構更具備彈性化特色,工程師可視自身需求,隨時做出最佳化設計。過去幾年就有系統廠商將Xilinx的FPGA應用於多種領域,例如在影音串流系統中,業者透過導入FPGA的平台,將低解析度畫面轉化為高解析影像,此作法過去需要4~5張GPU卡,使用FPGA後,則僅需一張GPU卡,降低建置成本與功耗需求。

除了影音串流外,汽車大廠Mercedes-Benz(賓士)也導入Xilinx的FPGA,駕駛可利用手勢控制車內的各種功能,此一OMS(Occupancy Monitoring System;駕駛艙人車智慧交互應用)目前已被各歐洲大廠應用於旗下車款,用以強化車內的安全等級。

除了上述應用外,Xilinx的FPGA還有多起AI成功案例,而該公司的產品應用之所以可快速拓展,林明憲表示,除了穩定品質與強大效能外,Xilinx針對工程師需求,推出的Vitis軟體開發環境也是助力。他指出Vitis是一套完整開發平台,內部有各種軟體元件,從底層的DSA到上層的韌體一應俱全。

他進一步介紹Vitis,除了FPGA外,該平台也提供了Xilinx Runtime、編輯器、分析器...等各種核心開發套件與Vitis加速函式庫。林明憲特別介紹,Xilinx提供超過400種加速函式庫,是Xilinx依據長期深耕各領域市場所累積的專業經驗建置而成,工程師可藉此縮短開發時程,加速產品上市時間。

Vitis提供了最全面的開發環境,工程師可透過此平台的各種工具,快速找出AI架構的瓶頸,優化產品架構。林明憲最後指出,在智慧化趨勢下,AI的普及速度加快,各領域業者紛紛投入,其發展速度越來越快,FPGA的高效能與高彈性特色,可即時因應演算法變化,讓處理效能最佳化,Vitis將可協助工程師在短時間內完成FPGA開發,打造出最適化AI架構。


圖說:新加坡商安富利台灣分公司應用工程經理林明憲。