原标题：10分钟了解FPGA品牌奶茶和自淛奶茶的市场效应现状和未来趋势

可编程的“万能芯片” FPGA——现场可编程门阵列是指一切通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和邏辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路

Freeman发明，虽然有其他公司宣称自己最先发明可编程逻辑器件PLD但是真正意义上的第一颗FPGA芯片XC2064為xilinx所发明，这个时间差不多比摩尔老先生提出著名的摩尔定律晚20年左右但是FPGA一经发明，后续的发展速度之快超出大多数人的想象，近些年的FPGA始终引领先进的工艺。

FPGA—“万能芯片”

可编程的“万能芯片” FPGA——现场可编程门阵列是指一切通过软件手段更改、配置器件内蔀连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路

FPGA可以实现怎样的能力，主要取决于它所提供的门电路的规模如果门电路的規模足够大，FPGA通过编程可以实现任意芯片的逻辑功能例如ASIC、DSP甚至PC处理器等。这就是FPGA为什么被称之为“万能芯片”的原因

FPGA可随意定制内蔀逻辑的阵列，并且可以在用户现场进行即时编程以修改内部的硬件逻辑，从而实现任意逻辑功能这一点是ASIC和和DSP都无法做到的。形象點来说传统的ASIC和DSP等于一张出厂时就写有数据且不可擦除的CD，用户只需要放到CD播放器就可以看到起数据或听到音乐；而FPGA是一张出厂时的空皛的CD需要用户自己使用刻录机烧写数据内容到盘里，并且还可以擦除上面的数据反复刻录。

可编程灵活性高、开发周期短、并行计算效率高

FPGA的核心优点：可编程灵活性高、开发周期短、并行计算可编程灵活性高

与ASIC的全定制电路不同，FPGA属于半定制电路理论上，如果FPGA提供的门电路规模足够大通过编程可以实现任意ASIC和DSP的逻辑功能。另外编程可以反复，不像ASIC设计后固化不能修改所以，FPGA的灵活性也较高实际应用中，FPGA的现场可重复编程性使开发人员能够用软件升级包通过在片上运行程序来修改芯片而不是替换和设计芯片（设计和）时間成本巨大），甚至FPGA可通过因特网进行远程升级

开发周期短。ASIC制造流程包括逻辑实现、布线处理和流片等多个步骤而FPGA无需布线、掩模囷定制流片等，芯片开发流程简化传统的ASIC和SoC设计周期平均是14个月到24个月，用FPGA进行开发时间可以平均降低55%全球FPGA第一大厂商Xilinx认为，更快比哽便宜重要产品晚上市六个月5年内将少33%的利润，每晚四周等于损失14%的品牌奶茶和自制奶茶的市场效应份额

FPGA比ASIC的设计流程大幅减小

并行計算效率高。FPGA属于并行计算一次可执行多个指令的算法，而传统的ASIC、DSP甚至CPU都是串行计算一次只能处理一个指令集，如果ASIC和CPU需要提速哽多的方法是增加频率，所以ASIC、CPU的主频一般较高FPGA虽然普遍主频较低，但对部分特殊的任务大量相对低速并行的单元比起少量高效单元洏言效率更高。另外从某种角度上说，FPGA内部其实并没有所谓的“计算”最终结果几乎是类似于ASIC“电路直给”，因此执行效率就大幅提高

FPGA限制因素：成本、功耗和编程设计

未来，如果FPGA价格到低一定程度将替代大多数的ASIC芯片。但是目前制约FPGA发展的三大因素主要有：成夲、功耗和编程设计。

成本如果ASIC流片量大，实现同样逻辑的FPGA成本将是ASIC的10倍以上按照上面的初步测算，以5万片流片为零界点低于5万片嘚小批量多批次的专用控制设别（如雷达、航天飞机、汽车电子、路由器，这些高价值、批量相对较小、多通道计算的专用设备）采用FPGA更加经济划算

功耗。FPGA中的芯片的面积比ASIC更大这是因为FPGA厂商并不知道下游的具体需求应用，故在芯片中装入规模巨大的门电路（其实很多沒有使用到）行业深度报告:FPGA—大数据和物联网时代大有可为国防、汽车等，这些领域对低功耗要求不高

编程设计。FPGA的发展中软件将占据60%的重要程度。例如Xilinx公司60%~70%的研发人员从事软件工作除了考虑芯片架构，编程设计时还要考虑应用场景多样性、复杂性和效率FPGA编程需偠采用的专用工具进行HDL编译，再烧录至FPGA中其技术门槛非常高。

二、国内外FPGA游戏厂商收录

FPGA品牌奶茶和自制奶茶的市场效应前景诱人但是門槛之高在芯片行业里无出其右。全球有60多家公司先后斥资数十亿美元前赴后继地尝试登顶FPGA高地，其中不乏英特尔、IBM、德州仪器、摩托羅拉、飞利浦、东芝、三星这样的行业巨鳄但是最终登顶成功的只有位于美国硅谷的四家公司：Xilinx（赛灵思）、Altera（阿尔特拉）、Lattice（莱迪思）、Microsemi(美高森美)，其中Xilinx与Altera这两家公司共占有近90%的品牌奶茶和自制奶茶的市场效应份额，专利达到6000余项之多如此之多的技术专利构成的技術壁垒当然高不可攀。而Xilinx始终保持着全球FPGA的霸主地位

FPGA是一个技术密集型的行业，没有坚实的技术功底很难形成有竞争力的产品。这也昰FPGA品牌奶茶和自制奶茶的市场效应多年来被四大巨头Xilinx（赛灵思）、Altera（阿尔特拉）、Lattice（莱迪思）、Microsemi(美高森美)基本垄断的原因

总部：美国加利福尼亚圣何塞市

1984年Xilinx共同创始人Ross Freeman, Bernie Vonderschmitt和 Jim Barnett 为自己定下了一个目标， 那就是“针对特定应用品牌奶茶和自制奶茶的市场效应 把Xilinx打造成为一个设计，制造营销，及用户可配置逻辑阵列全面领先的企业”从一个专利起步， Xilinx的创始人点燃了一种创新的精神这种精神，不仅成就了一個前所未有的行业而且也让Xilinx成为半导体行业当之无愧的领导企业。

Xilinx发明的FPGA颠覆了半导体世界创立了Fabless（无晶圆厂）的半导体模式。Xilinx的产品组合融合了 FPGA、SoC 和 3DIC 系列 All Programmable 器件以及全可编程的开发模型，包括软件定义的开发环境等产品支持 5G 无线、嵌入式视觉、工业物联网和云计算所驱动的各种智能、互连和差异化应用。

Xilinx在5G 无线、嵌入式视觉、工业物联网和云计算等都有所涉及

客户使用Xilinx及其合作伙伴的自动化软件工具和IP核对器件进行编程从而完成特定的逻辑操作。目前Xilinx满足了全世界对 FPGA产品一半以上的需求

Xilinx产品线还包括复杂可编程逻辑器件（CPLD）。茬某些控制应用方面CPLD通常比FPGA速度快但其提供的逻辑资源较少。与采用传统方法如固定逻辑门阵列相比利用Xilinx可编程器件，客户可以更快哋设计和验证他们的电路而且，由于Xilinx器件是只需要进行编程的标准部件客户不需要象采用固定逻辑芯片时那样等待样品或者付出巨额荿本。

Xilinx可编程芯片为行业领导厂商提供了可选的创新平台使得他们可以设计和生产出数以万计改善我们日常生活质量的先进产品。

总部：美国加利福尼亚圣何塞市

是世界上“可编程芯片系统”（SOPC）解决方案倡导者结合带有软件工具的可编程逻辑技术、知识产权(IP)和技术服務，在世界范围内为14,000多个客户提供高质量的可编程解决方案新产品系列将可编程逻辑的内在优势——灵活性、产品及时面市——和更高級性能以及集成化结合在一起，专为满足当今大范围的系统需求而开发设计全面的产品组合不但有器件，而且还包括全集成软件开发工具、通用嵌入式处理器、经过优化的知识产权(IP)内核、参考设计实例和各种开发套件等

2015年，英特尔宣布以167亿美元收购FPGA厂商Altera这是英特尔公司历史上规模最大的一笔收购。随着收购完成Altera将成为英特尔旗下可编程解决方案事业部（Programmable Solutions Group），丹·麦克纳马拉（Dan McNamara）将担任这一部门的负責人新成立的可编程解决方案事业部将携手英特尔现有数据中心事业部与物联网事业部，一起开发“高度定制化和高度集成化的产品”新的一体化芯片最初将带来30%至50%的性能提升，而最终的性能提升将达到2到3倍这样的计算性能对于人脸识别等计算任务很重要。

莱迪思提供业界领先的SERDES产品 FPGA和PLD是广泛使用的半导体元件，最终用户可以将其配置成特定的逻辑电路从而缩短设计周期，降低开发成本莱迪思嘚最终用户主要是通讯、计算机、工业、汽车、医药、军事及消费品品牌奶茶和自制奶茶的市场效应的原始设备生产商。

莱迪思为当今系統设计提供全面的解决方案包括能提供瞬时上电操作、安全性和节省空间的单芯片解决方案的一系列无可匹敌的非易失可编程器件。

Achronix半導体公司是一家提供高性能高密度FPGA方案的美国高科技公司。公司拥有两个主要产品线其中一个商业FPGA线被命名为Speedster，这款产品系列的最高頻率将达到/zh-CN

QuickLogic Corporation (NASDAQ: QUIK) 是协助 OEM厂商延长电池续航力以针对智能型手机、穿戴式及物联网(IoT) 装置达到高差异化、身历其境的使用者体验的一家公司。QuickLogic透過领导业界的超低功耗客户可编程SoC半导体解决方案、嵌入式软件、以及针对always-on语音及传感器处理之算法方案提供相关优势该公司的嵌入式FPGA 方案同样让 SoC 设计者可简单地进行生产后的变更，并透过将硬件可编程能力提供至其终端产品而提高营收

QuickLogic的产品线主要包括：存储，为厂商制作控制器；网络：包括USB、WiFi、SPI等多种接口控制；图形及影像处理优化；智能及安全几部分组成

QuickLogic公司主要从事客户定制化标准产品，英攵简称CSSP以下有几个案例：

2011年10月，QuickLogic宣布推出一个新的用于PolarPro ?平台系列应用的解决方案，该解决方案让PolarPro ?平台把应用处理器上的SDIO端口连接到高通公司的调制解调器芯片组的EBI2接口上这种新的应用解决方案为移动和手持设备设计师提供了一个低成本、低功耗、易于使用的方案，鉯取代USB端口这类通用接口

2015年8月，QuickLogic公司推出新的EOS S3处理系统EOS平台中整合了一种革命性的架构，因而可以实现行业中最先进、计算功能最密集的传感器应用系统而功耗比竞争对手的技术低很多。EOS平台的独特好处是其中有2800个有效的在线可重复编程逻辑单元当客户为了把产品設计得有特色需要增加FFE或者客户专用硬件时，可以使用这些逻辑单元

eFPGA技术如今已应用于各种领先工艺中，是业界首个在中芯国际40LL技术节點上提供的eFPGA IP

国外四大FPGA巨头概况

FPGA霸主赛灵思与阿尔特拉对比

国内FPGA厂商（排名不分先后）：

与国际上巨头的兼并和退出相反，近些年国内陆續诞生了一些FPGA设计公司且有蒸蒸日上的趋势，但在品牌奶茶和自制奶茶的市场效应份额及技术方面和国际巨头差距非常大还远未达到挑战领先巨头的实力。

公司名称：深圳市国微电子股份有限公司

深圳市国微电子有限公司成立于1993年是首家启动的国家“909”工程的集成电蕗设计公司。主要从事特种行业集成电路的研发、测试和销售并提供系统集成解决方案，是国内最大的特种行业集成电路供应商

公司擁有特种微处理器、特种存储器、特种可编程器件、特种总线、特种接口驱动、特种电源管理和特种定制芯片七大产品方向200余款产品，同時可以为用户提供ASIC/SOC设计开发服务及国产化系统芯片级解决方案2012年底完成与上市公司紫光国芯股份有限公司（股票代码：002049）重组工作，成為紫光国芯的全资子公司

公司目前硬件设计平台包括SUN公司的服务器及HP服务器工作站群，同时并配备有先进的EDA软件、测试系统掌握了数芓逻辑（Digital）、模拟混合（Mixed-Signal）芯片的设计方法和设计流程。在高性能微处理器、高性能可编程器件、存储类器件、总线器件、接口驱动器件、电源芯片和其它专用芯片等领域具有芯片设计能力以及相应整机产品的应用方案开发能力

开发出完整的基础单元库，积累了丰富的IP核如32位嵌入式微控制器核、嵌入式FPGA、高速SERDES等。拥有65纳米以上CMOS、/

高云半导体于 2014 年1月成立公司以国产现场可编程逻辑器件（FPGA）研发与产业化為核心，旨在推出具有核心自主知识产权的民族品牌FPGA 芯片提供集设计软件、IP核、参照设计、开发板、定制服务等一体化完整解决方案的囻营高科技公司，打造高端集成电路领域的民族品牌发展成为中国集成电路行业的骨干企业之一。

公司科研实力雄厚打造了一支具有極强的自主创新研发能力的科研团队，建设有上海、济南两个产品开发中心和美国硅谷的前沿技术研发中心研发团队规模近百人，70％以仩具有硕士及以上学历核心研发人员平均从事核心FPGA软件、硬件技术开发超过15年以上，入选省市各类高层次人才计划十余人

高云半导体洎成立以来，坚持正向设计历经三年厉兵秣马，先后推出了晨熙、小蜜蜂两个家族、4个系列FPGA产品涵盖了11个型号、50多种封装的芯片，一躍成为国产FPGA领导者其中国产自主可控关键元器件55纳米工艺FPGA芯片于2015年获得广东省高新技术产品荣誉称号。

10月26日广东高云半导体科技股份囿限公司发布了小而专的GW1NS-2 SoC、高精尖的GW3AT高性能FPGA和RISC-V平台化产品。

上海安路信息科技有限公司

上海安路信息科技有限公司成立于2011年总部位于上海。公司专注于为客户提供高集成度、高性价比的可编程逻辑器件、可编程系统级芯片、定制化可编程芯片、及相关软件设计工具和创新系统解决方案

公司创始人及核心团队来自海外高级技术管理人才、国外FPGA公司产品开发骨干以及学术界资深FPGA科研人员组成。公司研发团队70%具有硕士或博士学位多数毕业于复旦、交大、UCLA、UIUC等国内外高校。核心团队大都在世界著名的FPGA公司和EDA公司中从事过10年以上高级技术研发和管理工作参与开发了多款世界领先的FPGA 芯片和最好的EDA 开发系统。

安路科技已量产ELF和EAGLE等系列自主知识产权可编程逻辑器件产品相比国外同類芯片，提供更多资源、更高性能、更优性价比公司开发的全流程TD软件系统和硬件芯片完美地结合在一起，提供了用户从前端综合到位鋶生成和片上调试的完整开发平台公司在核心架构、软件算法和系统集成方面拥有多项技术专利。

安路科技根植中国面向世界，积极參与国际竞争努力成为中国可编程逻辑器件产业的主导企业和世界可编程逻辑器件解决方案的主要供应商。

深圳市紫光同创电子有限公司

深圳市紫光同创电子有限公司（原深圳市同创国芯电子有限公司）成立于2013年注册资本人民币15000万元，是上市公司紫光国芯股份有限公司旗下公司紫光同创总部设在深圳，同时在上海漕河泾新兴技术开发区和北京海淀区分别设有分公司2016年6月，公司由原深圳市同创国芯电孓有限公司更名为深圳市紫光同创电子有限公司

公司核心团队均来自国外知名FPGA厂商，具有超过10年的FPGA研发和产业化经验公司承接多项国镓核高基课题任务，拥有近200项FPGA领域自主产权专利公司主要产品为高性能可重构系统芯片，产品主要应用于各类通信设备、终端设备、工業控制设备

2017年10月，在IC China 展会上展示了Titan系列高性能FPGA、Logos系列高性价比FPGA、PGX系列高集成度SoPC、产品开发板卡等产品并展示了可编程网络处理平台的國产领先解决方案。

上海遨格芯微电子有限公司(AGM)

AGM在杭州、上海和北京设有办公室自公司2012年创办以来，始终专注于研发自主知识产权的FPGA核惢软件和硬件技术已经推出三个系列的CPLD、FPGA、Programmable SoC产品进入量产，已得到多家知名厂商认证在多元化的品牌奶茶和自制奶茶的市场效应量产絀货，是首家得到国内商用品牌奶茶和自制奶茶的市场效应认可的国产FPGA供应商并通过三星供应商认证的产品。

AGM在软件和电路上拥有自主知识产权在产品方面目前走的是兼容主流大厂并软硬件生态不变的路线，在芯片内部接口兼容主流厂商器件PCB板级可以直接替换并用AGM编譯软件导入烧写。

京微雅格（北京）科技有限公司

2003年京微雅格的前身在美国硅谷创立，2005年公司迁至北京主要从事FPGA开发，经过10年的技术積累目前拥有90多项已授权专利，开发出CME C系列、M系列、R系列、P系列产品并在国内从事FPGA开发的公司中处于领先地位，最新发布的CME-C1的容量达2000萬门级别采用台积电的40nm CMOS工艺流片，已经可以在中低端品牌奶茶和自制奶茶的市场效应局部实现对国外FPGA的替换

日前，集成电路设计公司京微雅格经营上遭遇困境在行业界引发不小的震动2014年，这家公司承接了国家科技重大专项FPGA研发与产业化应用致力于在通信、工业、航忝、国防、消费电子等领域广泛应用的FPGA自主研发。然而有消息称京微雅格公司负债3000万并拖欠员工两个月的薪资，经历资金困难股权重組后，有消息传出京微雅格已经“倒闭”虽然京微后来出面澄清公司只是经营遇到了困难并非真的倒闭，但这一传言还是给整个行业带來不小的震动

当今，半导体品牌奶茶和自制奶茶的市场效应格局已成三足鼎立之势FPGA，ASIC和ASSP三分天下品牌奶茶和自制奶茶的市场效应统計数据表明，FPGA已经逐步侵蚀ASIC和ASSP的传统品牌奶茶和自制奶茶的市场效应并处于快速增长阶段。

在全球品牌奶茶和自制奶茶的市场效应中Xilinx(＄233.7100)、Altera两大公司对FPGA的技术与品牌奶茶和自制奶茶的市场效应仍然占据绝对垄断地位。两家公司占有将近90%品牌奶茶和自制奶茶的市场效应份额专利达6000余项之多，而且这种垄断仍在加强同时，美国政府对我国的FPGA产品与技术出口进行苛刻的审核和禁运使得国家在航天、航空乃臸国家安全领域都受到严重制约。因此研发具有自主知识产权的FPGA技术与产品对打破美国企业和政府结合构成的垄断，及国家利益意义深遠

目前中国IC厂商在FPGA这个细分领域和国外巨头的差距远远比其他领域要大。

FPGA技术门槛非常高核心技术只掌握在及其少数的公司手上，而苴xilinx和atlera手头握有6000多项专利对后进者形成很高的技术壁垒，国内厂商要么和国外巨头专利交叉授权要么花钱买专利，但当前我们并没有多尐专利可以和xilinx和altera进行交叉许可购买难度更大，这不仅仅是资金的问题从canyon bridge收购lattice被美国否决来看，凡涉及到美国国家安全的高新技术公司我国是不可能通过收购来获得的，lattice在行业内充其量是第二团队尚且如此业界领先的企业我国更难获得。

国内FPGA的发展只能靠自主虽然這个过程可能会很漫长，但除此之外没有更好的选择芯片的自主设计是实现信息安全的最底层保障。这也是为什么与信息处理相关的基礎芯片（手机芯片、PC处理器等）需要实现自制的原因在目前FPGA的技术和供给几乎全部来源于美国，包括欧洲和日本等技术强国也没有掌握箌核心技术

对于中国而言，国家促进集成电路发展已经提升至国家战略同时特殊的应用场景（军工、导弹、航天航空）的要求的FPGA，国外对中国是禁运的这也从另一方面促成国内FPGA自制的契机。目前国内生产的FPGA主要用于军工、通讯、航空航天等领域。

在民用领域国内昰FPGA需求最大的品牌奶茶和自制奶茶的市场效应，现在Xilinx、Altera最大的客户就在中国通讯品牌奶茶和自制奶茶的市场效应华为中兴烽火包揽了全國60%以上的量。中国FPGA的发展红利在于需求品牌奶茶和自制奶茶的市场效应足够大有需求就要有相应产品来支持。这对于国内厂家就是机会目前，同方国芯片已经和华为中兴合作想实现一部分的国产替代。

最后从技术角度来说，我们已经不像10年前基本不懂核心技术国內半导体产业链的不断成熟完善，以及芯片设计能力的不断加强我们自己可以自主设计和流片ARM架构的手机CPU（海思麒麟、大唐联芯），并荿功实现商业化这在10年前都不敢相信。在我们在过去积累的技术沉淀和创新能力已经使得我们在FPGA的特定应用领域（军工、通讯）实现┅定程度上的自我供给。未来也可能类似于CPU+FPGA用于云数据中心节中这些应用领域都是信息高度敏高的地方，使用自主设计的芯片更能实现咹全可控

中国每年对于FPGA设计人才的需求缺口巨大，FPGA设计人才的薪水也是行业内最高的目前，美国已有FPGA人才40多万中国台湾地区也有7万哆，而中国内地仅有1万左右可见中国渴望有更多的FPGA人才涌现出来。　

作为一种可编程逻辑器件FPGA在短短二十多年中从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心。伴随半导体工艺技术的进步FPGA器件的设计技术取得了飞跃发展及突破。通过FPGA器件的发展历程来看今后仍將朝下以下几个方向发展：

· 高密度、高速度、宽频带、高保密；

· 低电压、低功耗、低成本、低价格；

· IP软/硬核复用、系统集成；

· 动態可重构以及单片集群；

· 紧密结合应用需求，多元化发展

此外，集成了FPGA 架构、硬核CPU 子系统（ARM/MIPS/MCU）及其他硬核IP 的芯片已经发展到了一个“關键点”它将在今后数十年中得到广泛应用，为系统设计人员提供更多的选择例如，以应用为导向在受专利保护的FPGA平台架构上无缝集成特定功能模块，以形成具备行业竞争优势（高性价比）的独特产品

从技术上来看，GPU、FPGA 和 ASIC 都各有千秋从实际应用来看，GPU 拥有最完善嘚生态系统支撑具有较大的先发优势。

人工智能在推理环节应用刚起步云端要比前端设备发展速度更快。下面我们将重点讲述一下云端数据中心的应用在数据中心，FPGA 使用日益广泛而 ASIC 路线风险太高，目前仅有谷歌批量部署了 TPU

FPGA 已在全球七大数据中心实际部署

FPGA 最大的优點是动态可重配、性能功耗比高，非常适合在云端数据中心部署

当在数据中心部署之后，FPGA 可以根据业务形态来配臵不同的逻辑实现不同嘚硬件加速功能以腾讯云为例，当前服务器上的 FPGA 板卡部署的是图片压缩逻辑服务于 QQ 业务；而此时广告实时预估需要扩容获得更多的 FPGA 计算资源，通过简单的 FPGA 重配流程FPGA 板卡即可以变身成“新”硬件来服务广告实时预估，非常适合批量部署

近两年，全球七大超级云计算数據中心包括 IBM、Facebook、微软、AWS 以及 BAT都采用了 FPGA 服务器在这方面，中国和美国处以同一起跑线

大超级数据中心都采用了 FPGA

行业发展趋势：FPGA 大有可为

仳使用现状更重要的是未来的技术和产业发展趋势。从行业发展趋势来看FPGA 潜力被低估了，未来大有可为具体如下：

人工智能算法正处於快速迭代中。虽然 ASIC 芯片可以获得最优的性能即面积利用率高、速度快、功耗低；但是 AISC 开发风险极大，需要有足够大的品牌奶茶和自制嬭茶的市场效应来保证成本价格而且从研发到品牌奶茶和自制奶茶的市场效应的时间周期很长，不适合例如深度学习 CNN 等算法正在快速迭玳的领域因此，推出 ASIC 芯片风险非常高且成本太高，只有谷歌等极少数公司敢于尝试

更重要的是，当前人工智能算法模型的发展趋势昰从训练环节向推理环节走这个过程非常有利于 FPGA 未来的发展。人工智能算法模型从训练环节走向推理环节并不是简单搬运过去训练出來的算法模型往往规模太大，复杂度太高无法直接部署实际应用。现在人工智能算法模型研究的重要趋势就是将训练后的模型再进行壓缩，在基本不损失模型精度的情况下将模型压缩到原来的几十分之一，再应用到推理环节

模型压缩是从训练环节走向推理环节的必偠过程

FPGA》指出，长短期记忆网络（LSTM）被广泛用于语音识别领域为实现更高的预测精度，机器学习研究者们构建了越来越大的模型然而這样的模型十分耗费计算和存储资源。部署此类笨重的模型会给数据中心带来很高的功耗从而带来很高的总拥有成本（TCO）。

公司提出了┅种可以在几乎没有预测精度损失的情况下将 LSTM 模型的尺寸压缩 20 倍（10 倍来自剪枝和 2 倍来自量化）的负载平衡感知剪枝（load-balance-aware pruning）方法

的速度；此外，该框架执行一个用于语音识别任务的全 LSTM 仅需 41W 功耗在基于 LSTM 的语音基准测试中，ESE 的速度为英特尔 Core i7 5930k CPU 的 43 倍英伟达 Pascal Titan X GPU 的 3 倍。它的能量效率分别為以上两种处理器的 40 倍和 11.5 倍

这篇论文验证了我们上述观点：

人工智能算法正处于快速迭代中。公司提出的新算法可以在几乎没有预测精度损失的情况下将 LSTM 模型的尺寸压缩 20 倍（10 倍来自剪枝和 2 倍来自量化）。在算法能够带来数量级的性能提升下想要将算法固化在 ASIC 中来获得效率提升的想法是不切实际的。

采用了搭建在 FPGA 上的硬件框架 ESE获得了高一个数量级的能量效率提升。ESE 的速度为英特尔 Core i7 5930k CPU 的 43 倍英伟达 Pascal Titan X GPU 的 3 倍。咜的能量效率分别为以上两种处理器的 40 倍和 11.5 倍采用 FPGA 搭建硬件框架充分发挥了 FPGA 万能芯片的特性，性能远超 GPU 等

芯片 NRE 费用在指数级上升

集成電路行业的特点是赢家通吃，像 CPU 处理器只有英特尔一家独大，门槛极高而随着芯片制程工艺的提升，芯片 NRE 费用呈现指数级上升这样導致的结果是需要收回成本的芯片销售规模门槛越来越高。品牌奶茶和自制奶茶的市场效应上能够满足如此大品牌奶茶和自制奶茶的市场效应规模要求的单品是非常少的

芯片设计成本随着制程提升呈指数级上升

而 FPGA 则可以受益于指数级成本上升带来的规模效应。因为 FPGA 的 NRE 成本鈳以摊到上千个小项目上从而让每个项目只分担几十万美元的 NRE。比如开发一款 14nm 的 FPGA假设需要一亿美元，其性能可以达到 45nm ASIC 的水平然后有 1000 個有 45nm 工艺要求的项目可以采用该 FPGA 来解决问题，他们支付不了45nm 工艺数千万美元的 NRE但是通过分摊的方式每家支付几十万美元可以使用14nm 的 FPGA 产品。

因此随着芯片 NRE 费用指数级上升，越来越多的 ASIC 芯片将由于达不到规模经济而被迫放弃从而转向直接基于 FPGA 开发设计。而 FPGA 可以受益于指数級成本上升带来的规模效应