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边缘计算崛起,FPGA迎来“春天”
来源:Arrow 发布:2023/02/21 浏览量:325
近年来,随着数字经济的发展,海量数据的爆发开启了大算力时代。据IHS预测,2025年全球数据量每年将达到175ZB,物联网节点连接数将近700亿。
物联网节点连接数(个) (图源:IHS)

 

数据量在不断增长,我们不可能把所有数据都通过网络传到云端,因为传统的分布式感测加云端集中处理数据的方案在安全性、功耗管理和延迟方面都存在严重制限。因此,对于实时性和安全性要求较高的应用场景,需要在边缘端对数据进行判断,在本地进行处理和存储。

 

所谓边缘,是指在靠近物与数据源头的网络边缘侧,是融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台。边缘计算也是相对于云计算来讲的,如同是云计算的一个个分仓,用于缓解云计算的数据处理压力。

 

具体来讲,就是将数据的处理、应用程序的运行甚至一些功能服务的实现,由云平台或数据中心下放到网络边缘的节点上。采用边缘计算的方式,海量数据则能够就近处理,大量的设备也能实现高效协同的工作,诸多问题迎刃而解。

 

边缘计算作为5G时代的关键技术,是支撑物联技术低延时、高密度等条件的具体网络技术体现形式,具有场景定制化强等特点,为物联网应用带来了诸多好处,如智能驾驶要求低延时,而智慧城市则要求高带宽,多场景的算力需求驱动边缘端计算能力的提高。

 

相较于集中式存储、处理的云计算,边缘计算更显效率和灵活性。因此,边缘计算理论上可满足许多行业在敏捷性、实时性、数据优化、应用智能、以及安全与隐私保护等方面的关键需求。

网络边缘计算快速兴起(图源:ABI Research)

 

万物互联时代,边缘计算将与云计算互相协同,云计算聚焦非实时、长周期数据的大数据分析,边缘计算则更靠近执行单元,能够快速响应,凭借上述优势为客户提供更好的服务。

 

在上述趋势和背景下,由 5G、AI、物联网驱动的边缘计算将迎来历史性的发展机遇。根据Marketsand Markets的报告数据显示,全球边缘计算市场规模预计将从2021年的365亿美元增长到2026年的873亿美元,预测期内复合年增长率(CAGR)达19.0%。

 

可见,边缘计算将在未来创造巨大价值,为大量行业带来新的机遇。

 

边缘计算崛起,FPGA成产业新重心

  

边缘计算低时延、高密度连接的特点将引发技术和市场的变革。从芯片的角度看,边缘计算将带来大量的数据量,对芯片处理能力提出了新要求,多场景的定制化需求对芯片的灵活性也有更高的要求。

 

当前面对的市场正从单一同质化大规模市场向小规模异质化市场发生变化,在海量边缘设备中使用固定功能的ASIC芯片将会成为设备升级的绊脚石。在计算能力从云端向边缘延伸的同时,面对分门别类的应用场景,很难像云计算一样制定大规模适用的产业标准,这就要求边缘计算参与厂商有随机应变的能力,去适应各行各业因需求而生的特制标准。

 

对此,Achronix战略产品规划副总裁Manoj Roge表示:“没有既定标准且需求碎片化的边缘计算市场将是FPGA的大舞台。”

 

FPGA(现场可编程门阵列),可以通过硬件结构的改变来适应算法的要求,企业可将自己的程序植入这类芯片以实现不同的用途,其开发时间短,占用带宽低,时延低,完美适配低时延、高密度、多场景的边缘计算市场。

 

一方面,FPGA 可针对每一种具体应用,根据其算法结构进行深度定制,甚至为算法的每个步骤设计专门的执行逻辑,避免了通用处理器的取指和译码过程,从而达到较高的计算效率和能效;另一方面,其可编程特性可以加载不同的运算架构,实现器件本身的通用性,不但可以设计针对图像图像的计算结构,也可实现GPU并不擅长的搜索、加密解密等计算结构。

 

可以想象,每个企业客户或运营商在构建他们自己的边缘部署过程中,都可能需要针对其独特需求进行自定义配置。部署基于FPGA的加速器可实现对不同的边缘基础架构设备进行灵活定制,并加快上市时间。

 

因此,相比其他异构处理器,FPGA更适配边缘计算场景,其可针对每一种具体应用根据其算法结构进行深度定制,达到较高的计算效率和能效,并且在低时延与稳定性上具备天然的优势。所以,在场景多样化的边缘计算时代,FPGA将成为新的产业重心。

 

随着5G、AI等技术的提升,全球FPGA市场规模稳步增长,2021年全球FPGA销售额已超过68亿美元,Frost&Sullivan预计,2025年全球FPGA市场规模将有望达125.8亿美元,5年复合增长率约为16.4%,市场迎来快速增长。

全球FPGA市场规模预测(图源:Frost&Sullivan)

 

纵观行业格局,以往FPGA产业呈现“两大两小”的市场格局,即赛灵思、Altera、莱迪思(Lattice)、Microsemi四家企业为主,其他还有一些小型公司分布在市场中。其中赛灵思和Altera对 FPGA 的技术与市场占据垄断地位,莱迪思为全球消费、通信、工业、计算和汽车市场提供低功耗FPGA, Microsemi依据独特的芯片制造工艺技术在高可靠性应用领域拥有一定优势。

 

2015年,Altera被英特尔以167亿美元收入旗下;Microsemi于2018年被Microchip以80亿美元收购;加上前不久AMD完成对赛灵思的收购,目前市场上的主要FPGA厂商只剩下莱迪思处于独立地位。其他中小型FPGA厂商也逐渐对边缘计算等新兴市场投入更大精力,聚焦在低功耗、低成本的边缘市场。

 

反观国内,部分FPGA企业也积极切入主打10K-100K逻辑单元的消费市场,并向500-1000K逻辑单元的中低密度FPGA推进,逐渐涉足通信和汽车领域。

 

伴随国家政策扶持,国内应用领域需求爆发、新兴基础设施全面铺开,以及国内研发人才竞争力的增强,本土企业在FPGA技术路线上也有很大的发挥空间。据了解,仅仅在2021年就有至少三家本土新创企业宣布进入FPGA市场,本土FPGA企业数量增长到15家以上。有业内人士表示,在这轮FPGA市场的变革当中,国产独立FPGA企业将承担更多国产化需求角色,在差异化应用场景满足各类需求。

 

随着5G、AI以及数据中心和边缘计算等市场的发展,国产替代进程的进一步加速,中国FPGA市场需求有望持续扩大。据Frost&Sullivan数据预测,中国FPGA市场规模2025年将达到约332.2亿元,增速远高于全球市场。

 

FPGA交期延长,艾睿电子为客户提供保障

   

不难看出,在以边缘计算为代表的终端市场的需求推动下,FPGA将迎来新的发展机遇。在当前全球芯片缺货仍在持续的形势下,FPGA芯片也出现不同程度的缺货和价格上涨的现象。

 

从艾睿电子(Arrow) 2022年Q2的市场趋势报告中也能看到,FPGA的交期处于上升态势,达到10个月以上。

Arrow 2022年Q2市场趋势报告节选(图源:Arrow报告)

 

面对多变的市场环境和不稳定的供应链困扰,客户可以通过行业分销商渠道来获取需要的产品。Arrow作为一家全球电子产品及相关服务的供应商,以及推动客户快速采用创新产品及推动客户产品快速上市的技术及增值服务商,以“分销+服务”驱动双业务体系齐头并进,能更好的帮助客户安全度过全球芯片供应链的受扰。

 

无论是Arrow提供的市场趋势报告,还是Arrow商城的产品动态信息,都是行业厂商可参考的数据指标。在FPGA产品部分,Arrow上游资源丰富,与英特尔莱迪思Microchip等国际头部原厂深度合作,选购面向各种应用的FPGA芯片产品,包含由可配置开关阵列相互连接起来的可配置逻辑块阵列等,质量有保障且库存充足。

 

在FPGA当前不稳定的市场趋势和供应状态下,Arrow以完善的物料储备和供应能力,满足客户需求。对此有需求的客户可以结合实际需求和市场走势等多方面进行评估,适时调整采购策略和力度,在多变的市场行情中做好把控。

 

 

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