振華航空芯資訊：中端FPGA市場，英特爾帶來變數！
老齡化的中端FPGA市場吸引了新的參與者加入，但Intel通過更新其產品系列使這一市場的前景變得復雜。Intel在新的Agilex 5系列中增加了許多型號，范圍從剛剛超過50,000到650,000個邏輯單元（LCs）；除了兩個型號以外，所有的型號都包括CPU子系統。
新系列為FPGA結構互連增加了寄存器，升級了CPU子系統，用人工智能的張量模塊補充了DSP，并更新了DRAM和I/O協議。新“Agilex”似乎正在取代舊的英特爾FPGA品牌。
MPR將中端定義為大約50,000-500,000個LC，考慮到LC因體系結構而異的事實。人們通常對這一領域的不重視，而傾向于更高單價的數據中心市場，這促使萊迪思提高密度（見MPR 2023年2月，"萊迪思詳細介紹第一款Avant FPGA"），同時也為創業公司Rapid Silicon提供資金（見MPR 2023年2月，"FPGA創業公司Rapid Silicon進入市場"）。更新的Agilex 5型號超過了這些公司的少數型號；中端市場現在已經很擁擠。
Intel新的FPGA器件計劃于2024年量產，有兩種類型：D系列，優先考慮性能；E系列，注重功耗和容量。后者還有有兩個子集：“A”組的型號有更高的時鐘和接口速度，而“B”組的型號則放松了性能要求，轉而實現低功耗。
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Agilex同時支持大CPU和小CPU
Agilex5系列有一個FPGA結構、一個CPU子系統、DRAM控制器和許多I/O，其中一些I/O與FPGA互連結構相關，另一些與CPU子系統相關，如圖1所示。CPU子系統包括兩顆Cortex-A76核心和兩顆Cortex-A55核心；前者有64KB的L1緩存和256KB的L2緩存，后者的緩存是這些大小的一半。所有四顆核心都共享一個2MB的L3高速緩存。
CPU子系統包括512KB的片上SRAM，供通用目的使用。它可以通過選定的DRAM控制器和一個NAND閃存接口訪問額外的外部代碼和數據。一個系統模塊（System Block）處理子系統管理、復位、時鐘和CPU子系統安全。專用的CPU子系統I/O包括帶有時間敏感網絡（TSN）的2.5G以太網、USB3.1和On-The-Go模式USB2.0以及存儲-內存端口。
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在超寄存器中完成FPGA結構沒有任何新的突破，因為Agilex 5的一些功能之前已經出現在其他系列中。如圖2所示，Intel體系結構的一個較新的方面是在每個互連結構交叉點和自適應邏輯模塊(ALM)的輸入端撒上可旁路的寄存器（Intel公司稱之為“超寄存器hyper-registers”）。由于沒有實現任何邏輯，這些寄存器可用于重新計時，而不需要為該額外的寄存器階段消耗ALM。
每Bank組的96個高速I/O有兩個DRAM控制器；每個控制器可以實現多達72位的端口。盡管CPU子系統缺乏自己的DRAM控制器，但它可以訪問與高速結構I/O相關的控制器之一。
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適合所有賽季的SKU如表1所示，Agilex 5 D系列包括五個型號。其FPGA互連體系結構與E系列不同，相對于邏輯單元LC增加了更多的塊狀SRAM。英特爾表示，與E系列相比，D系列更像是Agilex 7系列向中端產品的延伸。
所有D系列型號都有384個高速I/O（包括8個DRAM控制器），60個高壓（最高3.3V）I/O，192個LVDS對，28個MIPI D-PHY接口。所有型號都有一個CPU子系統，A76的最大時鐘頻率為1.8GHz，A55為1.5GHz。
E系列有13個型號，但它們被分成A和B組。如表2所示，A版強調性能，而B版則降低了速度（以及隨之而來的功率）。支持DRAM類型有DDR4、DDR5（僅A組）、LPDDR4和LPDDR5。
如表3所示，在其余的吞吐率規格中，只有人工智能的峰值性能因其與DSP塊的數量（以及隨之而來的張量處理）有關而按型號發生變化。各個型號之間的其余差異不是與一個給定的功能有多快有關，而是與有多少資源實例可用有關。
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小尺寸FPGA器件市場的擁擠多年來，FPGA中端市場一直被占據，但都是Intel和AMD的舊設備。Lattice和Rapid Silicon的加入使參與者的數量從3個增加到5個，還包括Efinix(見2021年6月MPR，"Efinix填補了16納米FPGA路線圖")，但每個公司提供的型號都很少。由于英特爾現在承諾的各種型號變體，這個空間甚至比圖3顯示的還要擁擠，因為Intle公司的舊產品仍然是可用。
每個供應商最大家族成員的規模，基于最新的版本，從Rapid Silicon的250,000個LCs到Intel超過650,000個LCs不等。接近100萬LCs的型號是存在的，但它們不再是中端產品。
如表4所示，一些系列有固化的處理器；其CPU從Cortex-A53和Cortex-R5F到最新的Cortex-A76和Cortex-A55不等。Rapid Silicon的產品采用了SiFive A45和D45 CPU。Efinix一直計劃在其家族中不使用硬CPU，但現在已經改變，在最大的型號中包括固化CPU。
Agilex 5系列與AMD Zynq系列齊頭并進。它有比Zynq更強大的CPU，但數量更少。Zynq采用了四個時鐘頻率高達1.5GHz的Cortex-A53，此外還有一對實時Cortex-R5Fs。Mali GPU有助于人工智能和游戲；Agilex 5依靠其人工智能張量塊完成這一任務，缺乏更普遍的GPU能力。
盡管Zynq CPU的數量更多，然而，單個A76比四個A53的吞吐率更大；A53達到了9.2 Dmips/MHz。R5F又增加了額外3.4 Dmips/MHz，總計12.5Dmips/MHz，仍然落后于Agilex 5的27.4 Dmips/MHz的總量。
Zynq包括更多的塊RAM（52Mb對38Mb）和DSP模塊（2,928對846），盡管這種比較忽略了DSP塊的差異和英特爾的AI張量塊。Zynq還實現了更高的千兆位收發器速度，有16個32.75Gbps端口（而Agilex 5為24個28 Gbps），此外還有32個16.2Gbps端口，與Agilex 5的672Gbps聚合帶寬相比，Zynq的速度剛剛超過1,000Gbps。
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回到游戲中，十年來，英特爾和AMD（或Altera和Xilinx）一直在最大的FPGA上單打獨斗，最近則忽略了中端產品。因此，兩個新的競爭者介入了：Lattice長期以來是一個可編程器件供應商，但專注于低端產品，以及初創公司Rapid Silicon。這兩家公司，以及另一個小型競爭對手Efinix，可能仍然會找到吸引力，但Agilex 5的推出給了客戶一個不換的理由。
Agilex 5使英特爾的中端結構架構、CPU、DSP和支持的協議在新的硅工藝中得到了更新--MPR預計其客戶會歡迎這一點。Intel公司還在整合其FPGA品牌。Cyclone、Stratix和Arria等名稱將讓位于Agilex，而這些Agilex部件將按照英特爾Core處理器的模式獲得系列編號。盡管這在頂層清理了品牌，但由于看似單一的Agilex 5系列實際上是兩個子系列，其中一個又有兩個子系列，這使情況變得復雜。在這方面，這個家族似乎是打包在一起的。
現在，英特爾已經更新了它的中端產品，該類別中最古老的家族是AMD的產品，它可以追溯到兩年前。英特爾的競爭對手已經暗示，AMD計劃繼續投資于從賽靈思收購而獲得的技術；MPR期望看到它的中端產品也有更新。如果發生這種情況，MPR預計不會出現客戶聯盟的全面轉移，因為更換供應商會帶來摩擦，因為需要學習新的體系結構和設計工具。
就目前而言，英特爾已經打消了客戶的顧慮，并通過這一聲明阻止現有客戶向新廠商的轉變。它是僅有的兩家有資源推出這么多不同型號的FPGA供應商之一。通過這樣做，Intel發出了一個信息，即它仍然在關注整個FPGA市場。
