S7t-VG6 VectorPath加速卡是Achronix公司聯(lián)合BittWare公司(Molex旗下的領(lǐng)先企業(yè)級FPGA加速器產(chǎn)品供應(yīng)商)推出的一類全新的、面向高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)加速應(yīng)用的FPGA加速卡。該加速卡搭載了Achronix采用7納米工藝打造的Speedster 7tAC7t1500獨(dú)立FPGA芯片，在同類PCIe FPGA加速卡中，可提供目前業(yè)界最高性能的接口。這些高性能接口包括1個400G以太網(wǎng)接口和2個100G以太網(wǎng)接口，以及總帶寬為3.5 Tbps的8組GDDR6板上存儲器，從而使該加速卡成為人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)(AI / ML)、網(wǎng)絡(luò)和高帶寬數(shù)據(jù)加速應(yīng)用的理想選擇。 本文詳細(xì)介紹了S7t-VG6 VectorPath加速卡的特性和功能，歡迎您閱讀，以進(jìn)一步了解該產(chǎn)品。您也可以在Achronix微信公眾號的“產(chǎn)品介紹”欄目中隨時閱讀本文。

VectorPath加速卡——基于最新的7納米FPGA技術(shù)構(gòu)建您的應(yīng)用

S7t-VG6 FPGA加速卡簡介

提升FPGA的加速性能不僅僅在于增加門數(shù)，還需要更好的高速數(shù)據(jù)傳輸通道、更加精心定制的可編程單元、具有更高帶寬的大容量存儲以及新一代網(wǎng)絡(luò)功能的支持。Achronix和BittWare聯(lián)合打造的S7t VectorPath加速卡，可以為您的應(yīng)用在計(jì)算和數(shù)據(jù)傳輸方面提供下一代加速功能。

S7t FPGA加速卡的核心是Achronix的7納米Speedster7t FPGA。該 FPGA充分發(fā)揮了臺積電(TSMC)7納米FinFET工藝的潛力，專門針對人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)和高帶寬數(shù)據(jù)加速應(yīng)用進(jìn)行了高度優(yōu)化。

S7t FPGA加速卡為用戶提供了一系列先進(jìn)的輸入輸出(I/O)接口，包括400G以太網(wǎng)接口、多個PCIe接口和高帶寬GDDR6存儲器接口。

客戶可以通過BittWare的BittWorks II工具包快速開啟此加速卡的使用，該工具包包含示例工程，同時支持Linux和Windows操作系統(tǒng)。

(a)Achronix的7納米Speedster7t FPGA

(b)S7t FPGA加速卡

Achronix的革命性芯片設(shè)計(jì)+BittWare的企業(yè)級設(shè)計(jì)

S7t-VG6 FPGA加速卡功能

★ 片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)——高速數(shù)據(jù)通道令FPGA內(nèi)部暢通無阻

NoC是Speedster7t FPGA的高速數(shù)據(jù)通道，可以沿著行/列在FPGA結(jié)構(gòu)中或向著邊緣接口高速移動數(shù)據(jù)，從而釋放更多的邏輯單元用于計(jì)算任務(wù)。

NoC的總帶寬達(dá) >27 Tbps。外圍的NoC(外圈)可以將存儲器和PCIe邊緣接口連接至NoC的行/列。外圍的NoC還可以在獨(dú)立于FPGA結(jié)構(gòu)之外的接口間移動數(shù)據(jù)——例如，主機(jī)可以在不使用任何FPGA內(nèi)部資源的情況下通過PCIe將數(shù)據(jù)傳輸至GDDR6。

★ FPGA結(jié)構(gòu)——運(yùn)算能力高達(dá)86 TOPS，最高運(yùn)行頻率為750MHz

可重新配置的邏輯模塊(RLB)

RLB是Speedster7t的一項(xiàng)特色功能：它是一種全新的可重新配置的邏輯架構(gòu)，帶有6輸入查找表和8位算術(shù)邏輯單元，每個查找表有2個觸發(fā)器，它還具有一種基于改進(jìn)型Booth算法重新構(gòu)造的乘法器查找表(MLUT)模式，該算法可使基于查找表的乘法運(yùn)算性能提高一倍。

Speedster7t FPGA擁有692K的查找表。

機(jī)器學(xué)習(xí)處理器(MLP)

MLP模塊是支持定點(diǎn)和浮點(diǎn)計(jì)算的大規(guī)模矩陣向量和矩陣乘法引擎。MLP提供的功能包括帶有累加可選項(xiàng)的整數(shù)乘法(int4/int8/int16/int32)、bfloat16格式的浮點(diǎn)運(yùn)算、16位浮點(diǎn)運(yùn)算、塊浮點(diǎn)運(yùn)算和24位浮點(diǎn)運(yùn)算。MLP完全可拆分的整數(shù)乘法器/累加器的結(jié)構(gòu)，可有效支持機(jī)器學(xué)習(xí)推理和更傳統(tǒng)的應(yīng)用，例如復(fù)雜的自適應(yīng)信號處理。

根據(jù)不同乘法器格式，每個MLP可以支持或是可等效成的乘法器數(shù)量也會有變化，例如每個MLP可以支持4個int16,或者16個int8,或者32個int4乘法器。Achronix的Speedster7t-1500器件支持有2560個MLP，因此支持Int8 MAC多達(dá)40，960個，運(yùn)行在750MHz的時鐘頻率時，推算最大性能為每秒61.4萬億次操作。

MLP模塊包括兩個可以單獨(dú)使用或與乘法器一起使用的存儲器模塊?？傮w的嵌入式存儲器容量為189Mb。

★ 高帶寬GDDR6存儲器

速度快6倍的大容量存儲器——目前板卡支持的GDDR6帶寬為3.5Tbps,容量為16GB容量。而FPGA芯片支持的GDDR6帶寬可到4Tbps,容量可支持到32GB。

通過使用高帶寬GDDR6存儲器，S7t加速卡可以為您的應(yīng)用提供16GB的大容量存儲器資源，但同時可提供高達(dá)6倍的帶寬。

此外，借助NoC，可以在不使用FPGA資源的情況下，從主機(jī)通過PCIe對GDDR6進(jìn)行讀/寫。

★ 高達(dá)400G的網(wǎng)絡(luò)

S7t加速卡提供了一系列可連接至Speedster7t FPGA邏輯結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)接口。憑借由硬IP實(shí)現(xiàn)的MAC(Hard IP MAC)和前向糾錯(FEC)技術(shù)的支持，該加速卡可支持56G PAM4。板載的抖動消除器可用于同步以太網(wǎng)(Synchronous Ethernet)。

QSFP 56G(PAM4)接口

第一個接口是一個帶有4個SerDes通道的QSFP56接口，可支持的以太網(wǎng)接口:200/100/50/25/10 GbE。

第二個接口是一個帶有8個SerDes通道的QSFP-DD接口，可支持的以太網(wǎng)接口:400/200/100/50/25/10 GbE。

如圖所示的分支連接線提供了一系列其他選項(xiàng)。

★ PCIe、擴(kuò)展和定制

PCIe Gen5 x16接口

S7t加速卡支持一個PCIe Gen5 x16接口，已經(jīng)通過PCI-SIG認(rèn)證。BittWorks II工具包提供的示例項(xiàng)目中包括了用于PCIe交互的示例。

MCIO接口

支持MCIO接口，通過4個高速收發(fā)器連接到FPGA，支持PCIe Gen5的數(shù)據(jù)速率。

支持PCIe5.0的NVMe存儲應(yīng)用

板對板互連

可以使用自定義選項(xiàng)連接至配件板

定制

得益于三十年來構(gòu)建定制化解決方案的經(jīng)驗(yàn)，BittWare作為您的合作伙伴可以在各方面提供支持，從簡單的配件板到各種具有復(fù)雜機(jī)械要求的完全定制方案，一應(yīng)俱全。我們的資源包括業(yè)務(wù)覆蓋全球的莫仕(Molex)集團(tuán)，因此可以處理任何規(guī)模的項(xiàng)目。

★ 加速卡的其他功能

用于同步以太網(wǎng)的抖動消除器

可從前面板接入1 pps(每秒1個脈沖)的外部參考時鐘

具有健康監(jiān)測功能的基板管理控制器(BMC)

用于Linux和Windows操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序

應(yīng)用領(lǐng)域

★ 計(jì)算

旨在滿足要求最嚴(yán)苛的計(jì)算密集型應(yīng)用

8組GDDR6存儲器可提供3.5 Tbps左右的帶寬

針對人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)功能進(jìn)行了優(yōu)化的機(jī)器學(xué)習(xí)處理器(MLP)：

在Int8整數(shù)格式下，可提供多達(dá)41K的乘累加單元(MAC)

支持多種浮點(diǎn)格式和整數(shù)格式

★ 網(wǎng)絡(luò)

QSFP-DD和QSFP56端口可滿足多種高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求

硬化的多速率MAC適用于10G - 400G以太網(wǎng)

片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)的帶寬超過27 Tbps，支持?jǐn)?shù)據(jù)流輸入器件、從器件輸出以及跨越整個器件移動。

★ 存儲

NVMe接入可支持?jǐn)?shù)據(jù)記錄器和數(shù)據(jù)處理應(yīng)用

通過MICO擴(kuò)展端口連接NVMe閃存

數(shù)據(jù)流直接從網(wǎng)絡(luò)端口傳輸至閃存陣列

★ 傳感器處理

使用GPIO和SerDes擴(kuò)展端口針對您的特定應(yīng)用需求進(jìn)行優(yōu)化

直接與自定義數(shù)據(jù)和控制信號連接

可直接互補(bǔ)性傳感器和處理器技術(shù)

開發(fā)工具

★ ACE：FPGA開發(fā)軟件

Achronix的ACE軟件是Speedster7t的開發(fā)環(huán)境。ACE可以執(zhí)行硬件設(shè)計(jì)流程，支持RTL輸入(VHDL和Verilog語言皆可)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)仿真。ACE還支持使用NoC等高級芯片功能。ACE包括了為Achronix優(yōu)化的Synopsys的Synplify-Pro工具。

★ BittWare的BittWorks II工具包：強(qiáng)大的開發(fā)工具

BittWorks II工具包提供了驅(qū)動程序、庫、實(shí)用程序和示例項(xiàng)目，可用于訪問、整合和開發(fā)S7t加速卡的應(yīng)用。

TeraBox服務(wù)器

★ 將您的S7t加速卡置入TeraBox服務(wù)器中!

讓我們來完成服務(wù)器的集成并啟動您的應(yīng)用的概念驗(yàn)證，您無需再去準(zhǔn)備額外的、寶貴的開發(fā)資源!

★ 通過TeraBox服務(wù)器延長您的保修期

對于大多數(shù)內(nèi)置加速卡的TeraBox服務(wù)器，您在購買后可以將加速卡的保修期延長至3年。

S7t-VG6加速卡的規(guī)格

關(guān)于Achronix半導(dǎo)體公司

Achronix半導(dǎo)體公司是一家私有的、采用無晶圓廠模式的半導(dǎo)體公司，總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉市，同時提供高性能FPGA和嵌入式FPGA（eFPGA）解決方案。Achronix歷來都是高性能FPGA市場向前發(fā)展的推動者之一。Achronix提供的產(chǎn)品包括可編程的FPGA結(jié)構(gòu)，具有硬連線系統(tǒng)級模塊的高性能、高密度獨(dú)立FPGA，數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算（HPC）硬件加速器板，以及支持所有Achronix產(chǎn)品的一流EDA軟件。公司在美國、歐洲和中國都設(shè)有銷售辦公室和代表處，在印度班加羅爾設(shè)有一間研發(fā)和設(shè)計(jì)辦公室。