2015：物联网引领芯片厂商创新

　　摘要：通过对部分行业有代表性的芯片和软件厂商的走访，折射了2015年及今后物联网芯片的技术和产品走势。包括从技术上，不可忽略大数据的分析/云计算。对部分芯片厂商来说，实际上更关心每个小数据的收集是否安全、可靠。另外，物联网对传感器、传感器枢纽芯片等提出了挑战，并需要良好的能量采集芯片，也需要系统更加节能。物联网的热门研发领域是可穿戴，需要芯片在性能、小型化等方面进行创新。

　　IoT带来两个意想不到的趋势

　　Altera公司总裁、CEO兼董事会主席John Daane：当我们展望2015年时，发现很多支持可编程逻辑业界发展的动向最近几年仍然在发挥作用。ASIC/ASSP设计成本螺旋式上升，功能也越来越不确定，大批量应用的机会越来越少。但是也出现了新动态。

　　在这一点，可能您希望看到的三个字母是物联网(IoT)——2014年谈论最多的热词。人们努力让IoT投入使用而带来的两个意想不到的结果将成为业界发展趋势，我们相信，这对于FPGA是很大的机遇。

　　但是网络数据量增加会产生两个很大的问题。每一个问题都会成为发展趋势。

　　● 数据中心加速

　　第一个问题以及第一种发展趋势是在数据中心内部，在硬件中完成的任务被迁移到运行在服务器的软件中。问题是，有时多线程等方法也不能使软件很快地运行，这时您不得不通过硬件加速来帮助服务器满足任务的实时要求。

　　经验表明，非常灵活而且具有很强并行处理能力的FPGA能够提高吞吐量，缩短响应时间，提高能效，与服务器CPU很好地配合工作。这一趋势的关键点是让FPGA编程和调试能够在数据中心编程人员熟悉的语言环境中完成。例如，Altera的OpenCL工具支持编程人员采用高级语言开发并调试完整的CPU与FPGA相接口的平台。

　　● 丰富了网络

　　另一个问题是目前的互联网并不适合IoT，主要有三方面的原因。首先，互联网边缘的WiFi和以太网连接需要大功率接口，而且这类接口要一直保持工作。而这恰恰与所有这些微型传感器和执行器——物体，所要求的相反。因此，出现了各种各样的短距离低功耗网络连接物体和集线器，从而连接至WiFi或者以太网。

　　其次，某些设备的任务要求有保证的最大时延，例如，电机控制。如果您把控制器放到互联网的另一端，您怎样保证数据包能够按时到达每一端? 最终，答案是新网络功能，例如，时间敏感网络所开发的功能。但是现在，这些控制环要求在IoT集线器中提供某些实时计算功能。

　　第三，黑客肯定会攻击IoT。

　　在共享资源——网络和数据中心投资，与最终设备投资之间摇摆不定。今天，我们看到发展势头又从智能手机的爆炸式发展回到了4G开发投入、建立IoT外围网络及其智能集线器、以及数据中心的发展。这些将是2015出现的发展趋势，Altera会提供支持。

　　软件是促成客户使用FPGA的主要原因

　　Xilinx亚太区销售及市场副总裁杨飞：以前FPGA厂商的目标是填补ASIC和ASSP空白，现在我们说取代ASIC、ASSP，而我们现在要做的就是，不仅是硬件，还有软件方面，让系统级的架构工程师和软件编程工程师也能够直接使用FPGA。

　　因为FPGA到今天为止，从来不乏风险投资公司的介入，但是三十多年以来，初创企业总是做不成、长不大，根本原因和最大挑战不是说FPGA公司是硬件公司，因为我们根本是一家搞软件的公司。FPGA就是把硬件变成软件，所以Xilinx除了在工艺、器件架构以外，最大的投入是EDA软件。我们从根本上来说，就是一家半导体公司扮演了EDA软件公司的角色。没有EDA软件和支持服务的团队，光有器件是卖不动的，因为没人能用。而软件只是象征性地收很低的费用，也有免费的。所以我们的这个业务模式是一种很特殊的业务模式：从软件里来获取利润，软件是促成更多的客户可以来使用FPGA技术的原因。

　　为此，Xilinx做了SDx系列软件，服务于SDR(软件定义的无线电)、SDNet(软件定义的网络)、MFV(网络功能虚拟化)等。其实本质上，就是把硬件给虚拟化、软件化。从前硬件厂商就是做硬件的，我们把硬件变成了全可编程的，既软件可编程，又硬件可编程，就是把FPGA虚拟化和简化了。所以我们现在及今后做的很多工作和工具，都是跟SDx有关，x可能是SDNet，专门做包处理的一种软件开发的环境。不久前，Xilinx还发布了SDAccel，即软件定义加速的开发环境，面向数据中心、云计算，以及超级计算机用的功能，诸如石油、天然气、DNA排序、药物开发、加密等敏感应用。

　　SDAccel推出的原因，是数据中心等需要更佳的单位功耗和性能来解决问题。而传统的服务器往往通过CPU/GPU。但随着成本、功耗越来越高，FPGA的优势脱颖而出。例如，今天的数据中心架构是x86服务器+PCI Express总线，通过FPGA的PCI Express加速卡，可以使一些算法的单位功耗性能提高22~25倍，时延降低50~75倍!

　　SDAccel的特点是无需FPGA硬件高手，就可使熟悉数据中心服务器开发环境的软件工程师，可以按照他们习惯的模式来开发相关的解决方案。