振华航空芯资讯：中端FPGA市场，英特尔带来变数！
老龄化的中端FPGA市场吸引了新的参与者加入，但Intel通过更新其产品系列使这一市场的前景变得复杂。Intel在新的Agilex 5系列中增加了许多型号，范围从刚刚超过50,000到650,000个逻辑单元（LCs）；除了两个型号以外，所有的型号都包括CPU子系统。
新系列为FPGA结构互连增加了寄存器，升级了CPU子系统，用人工智能的张量模块补充了DSP，并更新了DRAM和I/O协议。新“Agilex”似乎正在取代旧的英特尔FPGA品牌。
MPR将中端定义为大约50,000-500,000个LC，考虑到LC因体系结构而异的事实。人们通常对这一领域的不重视，而倾向于更高单价的数据中心市场，这促使莱迪思提高密度（见MPR 2023年2月，"莱迪思详细介绍第一款Avant FPGA"），同时也为创业公司Rapid Silicon提供资金（见MPR 2023年2月，"FPGA创业公司Rapid Silicon进入市场"）。更新的Agilex 5型号超过了这些公司的少数型号；中端市场现在已经很拥挤。
Intel新的FPGA器件计划于2024年量产，有两种类型：D系列，优先考虑性能；E系列，注重功耗和容量。后者还有有两个子集：“A”组的型号有更高的时钟和接口速度，而“B”组的型号则放松了性能要求，转而实现低功耗。
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Agilex同时支持大CPU和小CPU
Agilex5系列有一个FPGA结构、一个CPU子系统、DRAM控制器和许多I/O，其中一些I/O与FPGA互连结构相关，另一些与CPU子系统相关，如图1所示。CPU子系统包括两颗Cortex-A76核心和两颗Cortex-A55核心；前者有64KB的L1缓存和256KB的L2缓存，后者的缓存是这些大小的一半。所有四颗核心都共享一个2MB的L3高速缓存。
CPU子系统包括512KB的片上SRAM，供通用目的使用。它可以通过选定的DRAM控制器和一个NAND闪存接口访问额外的外部代码和数据。一个系统模块（System Block）处理子系统管理、复位、时钟和CPU子系统安全。专用的CPU子系统I/O包括带有时间敏感网络（TSN）的2.5G以太网、USB3.1和On-The-Go模式USB2.0以及存储-内存端口。
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在超寄存器中完成FPGA结构没有任何新的突破，因为Agilex 5的一些功能之前已经出现在其他系列中。如图2所示，Intel体系结构的一个较新的方面是在每个互连结构交叉点和自适应逻辑模块(ALM)的输入端撒上可旁路的寄存器（Intel公司称之为“超寄存器hyper-registers”）。由于没有实现任何逻辑，这些寄存器可用于重新计时，而不需要为该额外的寄存器阶段消耗ALM。
每Bank组的96个高速I/O有两个DRAM控制器；每个控制器可以实现多达72位的端口。尽管CPU子系统缺乏自己的DRAM控制器，但它可以访问与高速结构I/O相关的控制器之一。
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适合所有赛季的SKU如表1所示，Agilex 5 D系列包括五个型号。其FPGA互连体系结构与E系列不同，相对于逻辑单元LC增加了更多的块状SRAM。英特尔表示，与E系列相比，D系列更像是Agilex 7系列向中端产品的延伸。
所有D系列型号都有384个高速I/O（包括8个DRAM控制器），60个高压（最高3.3V）I/O，192个LVDS对，28个MIPI D-PHY接口。所有型号都有一个CPU子系统，A76的最大时钟频率为1.8GHz，A55为1.5GHz。
E系列有13个型号，但它们被分成A和B组。如表2所示，A版强调性能，而B版则降低了速度（以及随之而来的功率）。支持DRAM类型有DDR4、DDR5（仅A组）、LPDDR4和LPDDR5。
如表3所示，在其余的吞吐率规格中，只有人工智能的峰值性能因其与DSP块的数量（以及随之而来的张量处理）有关而按型号发生变化。各个型号之间的其余差异不是与一个给定的功能有多快有关，而是与有多少资源实例可用有关。
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小尺寸FPGA器件市场的拥挤多年来，FPGA中端市场一直被占据，但都是Intel和AMD的旧设备。Lattice和Rapid Silicon的加入使参与者的数量从3个增加到5个，还包括Efinix(见2021年6月MPR，"Efinix填补了16纳米FPGA路线图")，但每个公司提供的型号都很少。由于英特尔现在承诺的各种型号变体，这个空间甚至比图3显示的还要拥挤，因为Intle公司的旧产品仍然是可用。
每个供应商最大家族成员的规模，基于最新的版本，从Rapid Silicon的250,000个LCs到Intel超过650,000个LCs不等。接近100万LCs的型号是存在的，但它们不再是中端产品。
如表4所示，一些系列有固化的处理器；其CPU从Cortex-A53和Cortex-R5F到最新的Cortex-A76和Cortex-A55不等。Rapid Silicon的产品采用了SiFive A45和D45 CPU。Efinix一直计划在其家族中不使用硬CPU，但现在已经改变，在最大的型号中包括固化CPU。
Agilex 5系列与AMD Zynq系列齐头并进。它有比Zynq更强大的CPU，但数量更少。Zynq采用了四个时钟频率高达1.5GHz的Cortex-A53，此外还有一对实时Cortex-R5Fs。Mali GPU有助于人工智能和游戏；Agilex 5依靠其人工智能张量块完成这一任务，缺乏更普遍的GPU能力。
尽管Zynq CPU的数量更多，然而，单个A76比四个A53的吞吐率更大；A53达到了9.2 Dmips/MHz。R5F又增加了额外3.4 Dmips/MHz，总计12.5Dmips/MHz，仍然落后于Agilex 5的27.4 Dmips/MHz的总量。
Zynq包括更多的块RAM（52Mb对38Mb）和DSP模块（2,928对846），尽管这种比较忽略了DSP块的差异和英特尔的AI张量块。Zynq还实现了更高的千兆位收发器速度，有16个32.75Gbps端口（而Agilex 5为24个28 Gbps），此外还有32个16.2Gbps端口，与Agilex 5的672Gbps聚合带宽相比，Zynq的速度刚刚超过1,000Gbps。
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回到游戏中，十年来，英特尔和AMD（或Altera和Xilinx）一直在最大的FPGA上单打独斗，最近则忽略了中端产品。因此，两个新的竞争者介入了：Lattice长期以来是一个可编程器件供应商，但专注于低端产品，以及初创公司Rapid Silicon。这两家公司，以及另一个小型竞争对手Efinix，可能仍然会找到吸引力，但Agilex 5的推出给了客户一个不换的理由。
Agilex 5使英特尔的中端结构架构、CPU、DSP和支持的协议在新的硅工艺中得到了更新--MPR预计其客户会欢迎这一点。Intel公司还在整合其FPGA品牌。Cyclone、Stratix和Arria等名称将让位于Agilex，而这些Agilex部件将按照英特尔Core处理器的模式获得系列编号。尽管这在顶层清理了品牌，但由于看似单一的Agilex 5系列实际上是两个子系列，其中一个又有两个子系列，这使情况变得复杂。在这方面，这个家族似乎是打包在一起的。
现在，英特尔已经更新了它的中端产品，该类别中最古老的家族是AMD的产品，它可以追溯到两年前。英特尔的竞争对手已经暗示，AMD计划继续投资于从赛灵思收购而获得的技术；MPR期望看到它的中端产品也有更新。如果发生这种情况，MPR预计不会出现客户联盟的全面转移，因为更换供应商会带来摩擦，因为需要学习新的体系结构和设计工具。
就目前而言，英特尔已经打消了客户的顾虑，并通过这一声明阻止现有客户向新厂商的转变。它是仅有的两家有资源推出这么多不同型号的FPGA供应商之一。通过这样做，Intel发出了一个信息，即它仍然在关注整个FPGA市场。
