FPGA彈性與效率兼具 Xilinx大幅優化AI效能

新加坡商安富利台灣分公司應用工程經理林明憲。

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。