Xilinx הכריזה על רכיב מיתכנת לתנאי חלל הכולל בינה מלאכותית

חברת Xilinx זינקה על-פני שלושה דורות טכנולוגיים והכריזה השבוע על הרכיב מיתכנת חדש לשימושים בחלל החיצון, המיוצר בתהליך של 20 ננומטר, בהשוואה לדור הקודם שלה, אשר התבסס על טכנולוגיית ייצור שבבים בגיאומטריה של 65 ננומטר. הרכיב החדש, מדגם Kintex UltraScale XQRKU060 FPGA, מספק עוצמת עיבוד אותות (DSP) חזקה פי 25 מרכיבי הדור הקודם.

להערכת החברה, זהו רכיב החלל הראשון הכולל יכולות לימוד מכונה הנתמכות על-ידי הפלטפורמות התעשייתיות הסטנדרטיות, כמו TensorFlow ו-PyTorch. הדבר מאפשר לבצע בחלל פעולות עיבוד מבוססות בינה מלאכותית ולימוד עומק, כמו למשל עיבוד תמונה בזמן אמת לוויין עצמו. הרכיב החדש מספק עוצמת עיבוד של 5.7 טריליון פעולות בשנייה (Tera Operations Per Second).

כדי לשפר את יעילות עיבוד האותות, זיילינקס שילבה בו 2,760 יחידות DSP slice. השימוש ברכיבי FPGA יעיל במיוחד בעיבוד אותות מכיוון שהוא מאפשר חישוב מקבילי תפור לצורכי המשימה. יחידות DSP slice כוללות מכפלים ואוגרים לביצוע חישובים ייעודיים מהירים. רכיב XQRKU060 כולל ערוצי SerDes להמרה מהירה של תקשורת טורית/מקבילית. המערך כולל 36 מקמ"שי SerDes המגיעים למהירות העברת נתונים של עד 12.5Gbps כל אחד, ומספקים רוחב פס מצרפי של עד 400Gbps.

עמידה בתנאי SEE קיצוניים

הרכיב מופיע במארז קראמי בגודל של 40 מ"מ על 40 מ"מ, המספק הגנה בפני הרעש והרעידות של השיגור, ובפני הקרינה המאפיינת את העבודה בתנאי חלל. הרכיב עמיד בהפרעות מסוג SEE – Single Event Effect הנגרמות על-ידי קרינה קוסמית חזקה ועל-ידי פגיעת פרוטונים עתירי אנרגיה. העמידהבדרישות SEE מאפשרת שימוש ברכיב בלוויינים מנמיכי מסלול (LEO), בלווייני מסלול ביניים (MEO), בלוויינים גיאוסינכרוניים בגובה של 36,000 ק"מ (GEO) ובמשימות חלל עמוק (Deep Space).

סביבת הפיתוח כוללת את חבילת Vivado ואת סביבת Vitis Unified Software Platform של זיילינקס. בעתיד תתווסף גם חבילת הפיתוח Vitis AI לפיתוח יישומי הסקות ברשתות לימוד עומק. אומנם הרכיבים יהיו זמינים בשוק רק החל מחודש ספטמבר 2020, אולם כרטיסי הפיתוח עבורם, מסוג KCU105 Evaluation Kit ומסוג Kintex UltraScale Space Development Kit, כבר זמינים בשוק ומאפשרים להתחיל מיידית בפיתוח של אבות טיפוס.

למידע נוסף:  Radiation Tolerant (RT) Kintex® UltraScale

שמוליק פרייל מונה למנהל הפעילות של Xilinx בישראל

בתמונה למעלה (מימין לשמאל): מנהל הפעילות היוצא גדעון קדם, מנכ"ל Xilinx ויקטור פנג, והמנהל הנכנס שמוליק פרייל

שמוליק פרייל מונה למנהל הפעילות של חברת זיילינקס (Xilinx) בישראל ומחליף בתפקיד את גדעון קדם, שניהל את הפעילות בארץ במשך 11 השנים האחרונות. בנוסף, החל מחודש אפריל 2020 הוא גם ינהל את הפעילות של זיילינקס במזרח אירופה, לא כולל רוסיה. קדם סיפר ל-Techtime שהוא יוצא למספר חודשי חופשה, שלהם הוא מצפה זמן רב.

פרייל הצטרף לזיילינקס ישראל לפני כ-9 שנים אחרי 11 שנה בחברת איסטרוניקס. בזיילינקס הוא ניהל את סגמנט תעופה וביטחון, ולאחר מכן מוצרים תעשייתייים ומכשור רפואי, ובהמשך את ההפצה המקומית, אשר מבוצעת כיום על-ידי חברת אבנט (Avnet). לדבריו, השווקים החמים בישראל הינם תעשיה בטחונית, לקוחות תקשורת בכלל ודור חמש בפרט והתחלות מעניינות של פעילות בתחום ה-Data Center. כמו כן, תחום הרכב (האוטומוטיב) הינו תחום חם ומתפתח.

פרייל: "בישראל יש הרבה מאוד לקוחות בתחומי לימוד המכונה (ML) ובינה מלאכותית (AI). הטכנולוגיות האלה מגיעות היום כמעט לכל מקום, החל מהשוק הביטחוני, שוק הרכב, ועד לתחומי מרכזי הנתונים ועוד. "אנחנו רואים השתלבות של הסייבר בתעשיית הרכב. בין השאר, אנחנו מקדמים את תוכנת VITIS החדשה שלנו, המאפשרת למהנדסי תוכנה להשתמש ברכיבים מיתכנתים. התוכנה הזאת פותחת בפנינו קהילה חדשה של מהנדסי אלגוריתמים המתחילים לעבוד עם הכלים שלנו".

מנכ"ל זיילינקס העולמית: "ישראל היא מרכז חדשנות"

בשבוע שעבר קיימה זיילינקס את כנס הלקוחות השנתי שלה בישראל, בשיתוף עם חברת אבנט (Avnet). לכנס הגיעו יותר מ-600 מהנדסים מהתעשייה. לכנס הגיע גם מנכ"ל זיילינקס העולמית, ויקטור פנג, אשר סיפר למשתתפים שישראל מהווה מרכז של חדשנות חשוב מאוד לחברת זיילינקס. לדברי פנג, המשקל של השוק הישראלי בא לידי ביטוי בכך שקרן ההשקעות של החברה, Xilinx Ventures, ביצעה בחמש השנים האחרונות השקעות רבות בישראל וממשיכה בחיפוש אחר השקעות חדשות בארץ.

יותר מ-600 מהנדסים השתתפו בכנס שאירגנו זיילינקס ואבנט ישראל
יותר מ-600 מהנדסים השתתפו בכנס שאירגנו זיילינקס ואבנט ישראל

בין השאר, הוא גילה שחברת ECI מפתחת כיום את פלטפורמת ה-5G שלה על-גבי רכיבים מיתכנתים של החברה, ושחברת GuardKnox מלוד, אשר מפתחת מערכות הגנת סייבר עבור כלי-רכב, משתמשת בפלטפורמת העיבוד המיתכננת של זיילינקס. נודע שהחברה נמצאת בקשרים הדוקים עם 6 לקוחות טיר-1 בתחום תעשיית הרכב, בהן דיימלר, ב.מ.וו ואאודי, ושהיא מקווה להתחיל בייצור המוני כבר בסוף השנה.

לכנס הגיע גם סגן נשיא למכירות אזור EMEA של חברת אבנט, ז'יל בלטראן. לדבריו, השוק הישראלי מעניין מאוד את אבנט, מכיוון שהחברות בישראל מייצרות טכנולוגיות פורצות דרך. "הפיתוחים החדשים בישראל הם לעתים רבות אינדיקטור מוקדם למגמות שישלטו בשוק העולמי". בשיחה עם Techtime הוא העריך שתעשיית הרכב תמשיך להיות המגזר התעשייתי הגדול ביותר באירופה, ולאחריו תחום התעשייה החכמה המובל כיום על-ידי גרמניה.

ז'יל בלטראן, סגן נשיא למכירות אזור EMEA באבנט. "בישראל רואים מה יהיו המגמות בעולם"
ז'יל בלטראן, סגן נשיא למכירות אזור EMEA באבנט. "בישראל רואים מה יהיו המגמות בעולם"

בלטראן: "השפעת וירוס הקורונה על התעשייה ועל הייצור האלקטרוני עדיין לא ברורה. מצד אחד לסין יש משקל גדול מאוד בייצור העולמי, כך למשל כמעט 80% מהמעגלים המודפסים בעולם מיוצרים היום בסין, וזו רק דוגמא אחת. מנגד, קבלניות הייצור הגלובליות (EMS) יכולות לתמרן בין מתקני הייצור שלהן הפועלים בהרבה מדינות, והדבר יכול למתן את השפעות המשבר בסין".

מימין לשמאל: גדעון קדם, טל סגמן מנכ"ל אבנט ישראל, ויקטור פנג, ז'יל בלטראן ושמוליק פרייל
מימין לשמאל: גדעון קדם, טל סגמן מנכ"ל אבנט ישראל, ויקטור פנג, ז'יל בלטראן ושמוליק פרייל

סמינר Xilinx לפתרונות האצה יתקיים ב-25 בפברואר 2020

ביום ג', 25 בפברואר 2020 תקיים חברת זיילינקס (Xilinx) סמינר מקצועי בתחום פתרונות ההאצה שהחברה מספקת לתשתיות מיחשוב. הסמינר בשם Accelerating the Future event, ייערך בשיתוף עם חברת אבנט ישראל (Avnet) ובארגון אנשים ומחשבים, באולמי LAGO בראשון לציון. הכנס מיועד למפתחי חומרה ותוכנה ולחברות המתמודדות עם אתגרי מיחשוב תובעניים בפיתוח טכנולוגיות חדשות.

במהלך הסמינר יוצגו פתרונות העיבוד החדשים של החברה, בהם משפחת מוצרי Versal, המספקת פלטפורמת מיחשוב גמישה (Adaptive Compute Acceleration Platform) ייחודית. זוהי קטגוריה חדשה של מיחשוב הטרוגני, אשר מתחרה בארכיטקטורות הוותיקות המבוססות על CPU, GPU ו-FPGA. הרצאת המליאה המרכזית תינתן על-ידי נשיא ומנכ"ל זיילינקס העולמית, ויקטור פנג, שיגיע לארץ כדי להשתתף בסמינר.

המתכנתים נכנסים לעולם ה-FPGA

בארוע גם תוצג פלטפורמת התכנות המשולבת Vitis, אשר פותחת את עולם ה-FPGA בפני הקהילה העצומה של מפתחי תוכנות שאינם מכירים את חומרת ה-FPGA, ומתכננים מערכות בשפות תכנות קלאסיות כמו פייתון, C++, כלי פיתוח ייעודיים לבינה מלאכותית ועוד. זוה קבוצה חדשה שעד היום לא היתה לה גישה אל עולם המערכות המיתכנתות. לאחר מושב הפתיחה יתפצל הארוע לשני מושבים מקבילים: מושב Cloud Acceleration ומושב Embedded SW and Edge Acceleration.

מושב Cloud Acceleration יעסוק בנושאים כמו האצת רשת ופיתוח מתאימי רשת חכמים (SmartNIC), האצת וידאו ואנליטיקס במרכזי נתונים, האצת פעולות עיבוד תמונה בענן ועוד. המושב השני יתמקד בתחומי התוכנה המשובצת והאצה באבזרי קצה. הוא יעסוק בנושאים כמו האצת תוכנה, יישומים משובצים בפלטפורמת Versal, כלי בינה מלאכותית ובניית מנועי בינה מלאכותית ועוד. לצד ההרצאות תתקיים תצוגת פתרונות בהשתתפות השותפים העסקיים של זיילינקס בישראל.

למידע נוסף והרשמה: Accelerating the Future

אנלוג תובעת את זיילינקס על הפרת פטנטים בתחום המרת האותות

Xilinx Zynq UltraScale RFSoC

בתמונה למעלה: רכיב ממשפחת Zynq UltraScale+ RFSoC המצוי במוקד התביעה של אנלוג דיוייסז

חברת אנלוג דיוייסז (Analog Devices) תובעת את חברת זיילינקס (Xilinx) בבית המשפט המחוזי בדלאוור על הפרת שמונה פטנטים רשומים שלה בתחום המרת אותות אנלוגיים לדיגיטליים (ADC) בתוך שבבי העיבוד המיתכנת (FPGA) ממשפחת Zynq UltraScale+ RFSoC. לטענת החברה, לפחות שניים מהרכיבים במשפחה הזאת מפירים את הפטנטים שלה בתחום המרת האותות. "חברת אנלוג היא מובילה טכנולוגית בתחום האנלוג, האותות המעורבים ורכיבי הספק", אמר סגן נשיא בכיר בחברה, לארי וייס. "בשנה האחרונה לבדה השקענו מיליארד דולר במחקר ופיתוח, ואנחנו נחושים להגן על הקניין הרוחני שלנו".

אנלוג דורשת פיצויים ומבקשת מבית המשפט להורות על הפסקת מכירת המוצרים של זיילינקס שלטענתה מפירים את הפטנטים שלה. בתגובה הודיעה חברת זיילינקס שהיא מתכוננת להתגונן בנחישות כנגד התביעה. "לזיילינקס יש היסטוריה של יצירת טכנולוגיות חדשניות לאורך עשרות שנים. עם השקת רכיבי Zynq UltraScale+ RFSoC ייצרנו משהו שנתפש כבלתי אפשרי – פלטפורמה אלחוטית מסתגלת בשבב יחיד. באמצעות התביעה שלה, אנלוג בוחרת במסלול המשפטי במקום בתחרות בשוק".

התביעה ממוקדת בפרוייקט הדגל הגדול ביותר של זיילינקס

הרכיב המצוי במוקד הסכסוך הוכרז בחודש ינואר השנה ונחשב לרכיב הגדול והמורכב ביותר בהיסטוריה של זיילינקס. התביעה ממוקדת במספר טכנולוגיות ששולבו בממירי ה-ADC המצויים בתוך השבבים של זיילינקס, דוגמת טכנולוגיית Direct RF sampling, ארכיטקטורת הממירים, מעגלי פיצול ועוד.

לטענת אנלוג דיוייסז מדובר בטכנולוגיות שלה שזייילנקס נחשפה אליהן במסגרת שיתוף פעולה שנמשך מספר שנים כאשר אנלוג סייעה לזיילינקס לפתח את משפחות הרכיבים המיתכנתים Kintex 7, Kintex UltraScale , Virtex 7, Virtex UltraScale והרכיבים הראשונים במשפחת Zynq UltraScale.

בעקבות הגשת התביעה, עלתה מניית אנלוג דיוייסז בבורסת נסד"ק בכ-2.5% וכעת היא נסחרת לפי שווי שוק של כ-42.7 מיליארד דולר. המנייה של חברת זיילינקס עלתה בכ-2% וכעת היא נסחרת בנסד"ק לפי שווי שוק של כ-23.1 מיליארד דולר.

פרוייקט פיתוח שנמשך 10 שנים

הרכיב המצוי במוקד הסכסוך הוכרז בחודש ינואר השנה ונחשב לרכיב הגדול והמורכב ביותר של זיילינקס. הוא משלב במארז אחד את משפחת +Zynq UltraScale הכוללת לצד מעבד פנימי מרובע ליבות ( ARM Cortex-A53), גם רכיב מיתכנת מסוג Zynq, ממשקי תקשורת מהירים דוגמת PCIe דור 3 ודור 4, מקמ"שי 33Gbps והחידוש הגדול ביותר: מעגלים אנלוגיים המבוססים על ממירי ADC ו-DAC מהירים שפותחו בחברת זיילינקס ומופיעים בתצורות של 8ADC/8DAC ו-16ADC/16DAC.

מדובר בפרוייקט פיתוח יוצא דופן בתעשיית השבבים, שנמשך כמעט 10 שנים לפני שהוא יצא לשוק. מנהל קו המוצרים החדשים בחברת זיילינקס ומי שהיה האחראי על פיתוח השבב החדש, ואוטר סוברקרופ, ביקר לפני מספר חודשים בישראל וסיפר ל-Techtime שהחברה פיתחה עבורו גם תהליך ייצור ייחודי.

ואוטר סוברקרופ, המשמש מנהל קו המוצרים החדשים בחברת זיילינקס
ואוטר סוברקרופ, מנהל קו המוצרים החדשים בחברת זיילינקס

סוברקרופ: "התכנון של מעגלי אותות מעורבים בתדרים גבוהים הוא מסובך מאוד, ודורש אופטימיזציה מיוחדת לתהליכי הייצור. "אחד מההישגים של הרכיב החדש נעוץ בבכך שהצלחנו לייצר את המעגלים הדיגיטליים ואת המעגלים האנלוגיים על פיסת סיליקון אחת, המיוצרת מטרנזיסטורי FinFET בתהליך 16 ננומטר של חברת TSMC".

מה הם שוקי היעד המרכזיים של השבב החדש?

"השווקים המרכזיים צפויים להיות בתחום תשתיות הדור החמישי (5G) , תקשורת בכבלים בפרוטוקולי DOCSIS ויישומי מכ"ם כמו Phased Array. השילוב של המעגלים האנלוגיים והדיגיטליים בשבב אחד חוסך למפתחים כ-20% מזמן הפיתוח, מצמם את שטח הכרטיס בכ-50% ומשפר את מהירות התקשורת הפנימית. במשפחת RFSoC אנחנו מספקים יכולת דגימה בשיטת Direct RF sampling, שבה ניתן לדגום את האות ישירות מהאנטנה ברזולוציה של 12 סיביות וברוחב פס של 4GHz, ללא צורך לבצע הפחתת תדר. הדבר מאפשר לבצע דיגיטציה של האות המלא, ולאחר מכן ליישם מעגלים אנלוגיים רבים באמצעות תכנות ה-FPGA".

זיילינקס מתחרה במובילאיי בתחום ה-ADAS

חברת זיילינקס  (Xilinx) ממשיכה במסע שנועד להביא אותה למעמד של ספקית פלטפורמות עיבוד הנשענות על טכנולוגיית FPGA, ולא כספקית של רכיבי FPGA. במהלך כנס המפתחים שהיא קיימה השבוע בהאג, הולנד, הציג נשיא ומנכ"ל החברה, ויקטור פנג, את השבב ואת כרטיס הפיתוח החדש עבור רכיבי Versal (בתמונה למעלה), שהם המוצר הראשון של החברה הנחשב לפלטפורמת ACAP – Adaptive Compute Acceleration Platform. זוהי קטגוריה חדשה של מיחשוב הטרוגני, אשר מתחרה בארכיטקטורות הוותיקות המבוססות על CPU, GPU ו-FPGA.

מדובר בשבב ענק הכולל חבילה של משאבי עיבוד מיתכנתים, אשר מיוצר בתהליך של 7 ננומטר, כולל יותר מ-2 מיליון תאים לוגיים מיתכנתים ומיועד להשתלב בכל השווקים החדשים, דוגמת תשתיות ענן, בינה מלאכותית ורשתות הדור החמישי. במקביל, פנג הכריז על העברת חבילת הפיתוח Vitis לשימוש חופשי ותמיכה מלאה בקהילת הקוד הפתוח, על-מנת שזו תרחיב את קהילת המשתמשים של Vitis. זוהי קהילת לקוחות חדשה, ושוק שלא היה נגיש לזיילינקס עד היום.

"בוא נראה כמה GPUs יגיעו באמת לכביש"

המהלך הזה משנה את כללי המשחק מבחינת זיילינקס: עד היום השימוש ברכיבי החברה דרש פיתוח באמצעות מהנדסי חומרה המשתמשים בתוכנת Vivado לביצוע תכנוני RTL. הפיתוח באמצעות Vitis פונה לסוג חדש של לקוחות: הקהילה העצומה של מפתחי תוכנות שאינם מכירים את חומרת ה-FPGA, ומתכננים מערכות בשפות תכנות קלאסיות כמו פייתון, C++, כלי פיתוח ייעודיים לבינה מלאכותית ועוד. על-מנת לתמוך בהם, היא גם פתחה את האתר developer.xilinx.com.

בתשובה לשאלת Techtime, הוא אמר שבאמצעות הגישה החדשה הרחיבה זיילינקס את שוק היעד שלה לפחות בסדר גודל שלם, למספר דו-ספרתי של מיליארדי דולרים, "מכיוון שאנחנו כבר לא חברת חומרה – אלא חברת פלטפורמה. לכן בשוק לא משווים אותנו כיום לאלטרה (שנירכשה על-ידי אינטל), אלא לאנבידיה. ואנחנו מתחרים בחברות כמו אינטל ומובילאיי.

"אומנם לאנבידיה יש פלטפורמה טובה, אבל היא הגיעה מהשוק הצרכני. אנחנו לעומת זאת מגיעים מהשוק של יישומים קריטיים הדורשים אמינות גבוהה מאוד. אנחנו יכולים לתת משהו שהוא רחב בהרבה מאשר GPU. צריך לזכור שכאשר יש בעיית אמינות ברכב, אנשים יכולים למות. בואו נראה כמה מערכות GPU יהיו במכוניות שבאמת ינועו בכביש".

המטרה: שוק ה-ADAS

התחרות מול מובילאיי התעצמה השבוע בעקבות ההכרזה על הסמכת שני הרכיבים החזקים ביותר במשפחת UltraScale+ לשימוש בתעשיית הרכב, לאחר שעמדו בכל מבחני תקן תעשיית הרכב AEC-Q100 (בתמונה למטה). מדובר ברכיבים המיוצרים בתהליך של 16 ננומטר: MPSoC 7EV שקיבל את הכינוי Zu7 והרכיב MPSoC 11EG, שקיבל את הכינוי Zu11. החברה מייעדת אותם בין השאר לשמש כמנועי החישוב של מערכות ADAS ומאיצים פנימיים בתוך כלי-רכב אוטונומיים. הרכיבים כוללים מעבד Cortex-A53 מרובע ליבות ומעבד Cortex-R5 בעל שתי ליבות של חברת Arm, שקיבלו הסמכת ASIL-C.

כל רכיב כולל כ-650,000 תאים לוגיים מיתכנתים וקרוב ל-3,000 יחידות DSP אלמנטריות (DSP slices) הכוללות אוגרים ומכפלים, פי 2.5 מהרכיב החזק ביותר של המשפחה. רכיב 7EV כולל מקודד וידאו h.264/h.265  ורכיב 11EG כולל 32 מקמ"שי PCIe Gen3 העובדים בקצב של עד 12.5Gb/s. התוספות האלה נועדו לסייע ליצרני מצלמות רכב, מערכות רובוטקסי וספקי מכלולים לתעשייה (Tier-1), לספק את יכולות האצת העיבוד והתשתית המיחשובית (DAPD – Data Aggregation, Pre-processing, and Distribution) הדרושים לבניית רכב אוטונומי.

במהלך מפגש עם עיתונאים ואנליסטים, הסביר מנהל תחום הרכב בחברה, ווייל ליונס, שהרכב החכם והרכב האוטונומי נחשבים למנוע צמיחה עתידי של החברה. "עד היום הותקנו רכיבי MPSoC בכ-167 מיליון כלי-רכב, מתוכם 67 מיליון רכיבים הותקנו במערכות ה-ADAS. הם מותקנים במערכות LiDAR, במצלמות רכב, במראות מבוססות מצלמה ובחיישני מכ"ם ממונעים".

וויין ליונס: "אם מישהו רוצה להתחרות במובילאיי - הוא מגיע אלינו"
וויין ליונס: "אם מישהו רוצה להתחרות במובילאיי – הוא מגיע אלינו"

בראיון בלעדי ל-Techtime, הבהיר ליונס שהתחרות מול מובילאיי איננה מתבצעת ישירות, אלא באמצעות הלקוחות. ליונס: "מובילאיי היא חברה טובה מאוד, אולם הפתרון שלהם מבוסס על שילוב של חומרה ותוכנה במערכת אחת. אנחנו מספקים טכנולוגיית ליבה לחברות המעוניינות להתחרות במובילאיי ברמת הפתרון המלא.

"כיום למשל אנחנו עובדים עם חברה בסין, אשר מפתחת מוצר בעל יכולת של השבב EyeQ5 של מובילאיי, אבל באמצעות הפלטפורמה שלנו. היישום שלהם מבוסס על מימוש של רשת נוירונית. זהו מוצר AI מלא, והם משתמשים בשבב ZynQ 7000 המיוצר בתהליך של 28 ננומטר. מאוד מסקרן לדעת מה הם יוכלו לעשות עם הרכיב החדש, המיוצר ב-16 ננומטר. בוא נאמר שאם מישהו רוצה להתחרות במובילאיי או לייצר משהו חדש בתחום שלה – אנחנו אחת מהחברות הראשונות שהוא ידבר איתן".

Xilinx הכריזה על רכיב ה-FPGA הגדול בעולם

חברת זיילינקס (Xilinx) הכריזה על רכיב ה-FPGA הגדול ביותר בתולדותיה' המיועד ליישומי בניית אבות טיפוס של שבבי ASIC ולפיתוח תוכנות לפני סיום התכנון. הרכיב החדש מדגם VU19P מבוסס על ארכיטקטורת Virtex UltraScale+ ובנוי מ-34.5 מיליארד טרנזיסטורי FinFET המיוצרים בתהליך של 16 ננומטר. להערכת החברה, מדובר בפתרון ה-FPGA הגדול ביותר בעולם: הוא כולל 9 מיליון תאים לוגיים (logic cells) ומספק 2,072 נקודות קלט/פלט (GPIO).

הרכיב כולל ערוץ תקשורת אל זכרון DDR4 העובד במהירות של עד 1.5 טרה-ביט לשנייה ולצידו 80 מקמ"שים (טרנסיברים) ברוחב סרט של עד 4.5 טרה-ביט לשנייה. הרכיב מיועד לבדוק תכנוני RTL של רכיבי ASIC גדולים מאוד (SoC) ולאפשר בדיקת תוכנות הנמצאות בפיתוח, עוד לפני שהשבב עצמו מוכן (אמולציה). החברה הודיעה שהרכיב החדש יגיע לשוק בתחילת 2020, ביחד עם חבילת תוכנות בדיקה וניתוח, מודולי IP ותמיכה של חבילת התכנון Xilinx Vivado Design Suite.

פתרון פרוטוטייפינג מהדור השלישי

מבחינת זיילינקס, מדובר בדור השלישי של רכיבי-ענק המיועדים לתמוך בפיתוח. הרכיב הראשון, 7V2000T יצא לשוק בשנת 2011 כשהוא מבוסס על תהליך ייצור של 28 ננומטר וסיפק 2 מיליון תאים לוגיים. הרכיב השני במשפחה, VU440, יצא לשוק בשנת 2015, כשהוא מיוצר בתהליך של 20 ננומטר וכולל 5.5 מיליון תאים לוגיים. הרכיב השלישי במשפחה (VU19P) מיוצר מטרנזיסטורי FinFET כדי להשיג מהירות תגובה גבוהה במיוחד. הוא מופיע במארז Lidless packaging המאפשר מגע ישיר בין הסיליקון ובין מערך פיזור החום (heat sink), כדי להשיג יכולות קירור חזקות ויכולת עבודה בתנאים רגישים לטמפרטורה.

למרות שהוא תוכנן עבור פרוטוטייפינג ואמולציה, החברה מסרה שניתן ליישם באמצעותו רכיבי מיחשוב, תקשורת, תעופה וביטחון. אולם המשימה המרכזית שלו היא לספק מענה לשינויים המתחוללים בשוק תכנון השבבים: המגמות החדשות של בינה מלאכותית (AI) ולימוד מכונה (ML), רכב אוטונומי, הדור החמישי (5G) ועיבוד תמונה, מייצרים גל חדש של שבבים גדולים מאוד ומורכבים מאוד, בעלי ארכיטקטורות חדשות ועשירים בקוד תוכנה.

בדיקת התכנון ובניית אבות טיפוס שלהם דורשת מנועים חזקים במיוחד. ההתקנה של ערוצי GPIO רבים מאפשרת לפשט את התכנון של פלטפורמות מרובות FPGAs, והמקמ"שים הרבים והמהירים ברכיב החדש מאפשרים לקשר את התכנון אל מערכות צב"ד מורכבות ולהבטיח תאימות לתקנים עתידיים חדשים של ממשקי תקשורת.

זייליקנס הכריזה על מיחשוב הטרוגני מסוג חדש

חברת זיילינקס (Xilinx) פיתחה ארכיטקטורה חדשה של מיחשוב הטרוגני, הכולל את כל היכולות של CPU ,GPU ו-FPGA בשבב יחיד, המאפשר להתאים את משאבי המיחשוב באופן דינמי בהתאם למשימת החישוב הנדרשת. הארכיטקטורה הזאת נקראת ACAP – Adaptive Compute Acceleration Platform וממומשת באמצעות שבב יחיד במשפחת Versal החדשה.

השבב מיוצר על-ידי TSMC בתהליך של 7 ננומטר. מדובר בשבב ענק הכולל מספר מעבדי Cortex-A72 ו-Cortex-R5F לזמן אמת של חברת ARM, יותר משני מיליון תאים לוגיים הבונים את תשתית ה-FPGA וכ-3,000 מעבדי DSP המותאמים לחישובי נקודה צפה מהירים, אשר מיישמים את הפונקציות של מעבדי GPU. כל המודולים הפנימיים מקושרים באמצעות רשת תקשורת פנימית (Network-on-Chip), המספקת מהירות העברת נתונים של יותר מ-1Tbps בין המודולים.

התעשייה מחפשת תחליף לחוק מור

"עבור זיילינקס מדובר באבן דרך היסטורית, המבוססת על כל מה שלמדנו ב-35 השנים האחרונות", הסביר מנכ"ל החברה, ויקטור פנג. "ארכיטקטורת Versal ACAP היא חידוש טכנולוגי מהותי, אשר יניע מהפיכה חדשה של מיחשוב הטרוגני המותאם לכל יישום". המשפחה יוצאת לשוק בשתי גרסאות: רכיבי Versal Prime לשימושים כלליים ורכיבי Versal AI Core המשמשים כמעבדי בינה מלאכותית. הרכיבים כוללים ממשקי PCIe ומותאמים לעבודה בענן. הם יהיו זמינים בשוק החל מהמחצית השנייה של 2019.

חברת זיילינקס הסבירה בנייר עמדה המלווה את ההשקה, שהקשיים בשיפור תהליכי המזעור בתעשיית השבבים גרמו לכך שהתפיסה המסורתית שלפיה מנוע חישוב מסוג CPU מתאים לכל המשימות, כבר אינה נכונה. עד היום, ה-CPU התאים לרוב המשימות, מכיוון שתהליכי המיזעור שהוגדרו על-ידי חוק מור הוסיפו עוצמת חישוב ל-CPU בכל פעם שהגיע לקצה גבול היכולת.

"כיום התהליך הזה נבלם, ולכן התעשייה מחפשת פתרונות חדשים באמצעות התאמת הארכיטקטורה לסוג משימות החישוב (domain-specific architecture), ומשתמשת מעבדי DSP ו-GPU לעיבוד וקטורי וברכיבי FPGA לעיבוד מקבילי".

דיאגרמת מלבנים של ארכיטקטורת ACAP החדשה
דיאגרמת מלבנים של ארכיטקטורת ACAP החדשה

הבעיה נעוצה בכך שכל ארכיטקטורה מתאימה לבעיה שונה: מנועים סקלריים כמו CPU מתאימים למימוש אלגוריתמים מורכבים הכוללים הרבה ענפי משנה של קבלת החלטות. מעבדים וקטוריים כמו DSP ו-GPU יעילים מאוד במספר מוגבל של פעולות חישוב חוזרות על עצמן וניתנות למיקבול, ומעגלים לוגיים מיתכנתים כמו FPGA ניתנים להתאמה מדוייקת למשימת העיבוד – אולם קשה מאוד לבצע בהם שינויים באלגוריתם.

פלטפורמה הטרוגנית לכל סוגי העיבוד

הארכיטקטורה החדשה נועדה לספק פלטפורמה מאוחדת לכל סוגי הדרישות האלה, באמצעות שילוב של מעבדים סקלריים, מעבדים וקטוריים ומעגל מיתכנת בתוך שבב יחיד, עם אפשרות להגדיר באמצעות תוכנה את התמהיל הדרוש עבור כל אחת ממשימות החישוב. להערכת החברה, הארכיטקטורה הזאת מספקת שיפור גדול בביצועים בהשוואה לפלטפורמות מתחרות.

כך למשל, במבחן GoogLeNet v1 רכיבי Versal ACAP מבצעים משימת זיהוי תמונה במהירות גבוהה פי 43 ממעבדי CPU, פי 2 ממעבדי GPU ופי 5 ממעבדי FPGA. הפלטפורמה החדשה משפרת את הביצועים גם ביחס ליישומי FPGA קלאסיים, כמו עיבוד אותות מכ"ם או עיבוד אותות ADAS במערכות עזר בטיחותיות ברכב.

מכירות שיא בשנת 2019

ההכרזה החדשה מגיעה לאחר שהחברה דיווחה על תוצאות שיא בשנה הפיננסית 2019, שהסתיימה בחודש מרץ השנה. המכירות הסתכמו בכ-3.06 מיליארד דולר, בהשוואה לכ-2.47 מיליארד דולר בשנת 2018. הצמיחה הגדולה ביותר היתה בשוק מרכזי הנתונים, שבהם החיפוש אחר פתרונות עיבוד חדשים מעבר ל-CPU הקלאסי, הביא לצמיחה של 40% במכירות.

אחריו הגיע שוק התקשורת האלחוטית, שבו הדרישה לתשתיות 5G (בייחוד בקוריאה ובסין) הביאה לצמיחה של 34% במכירות. החברה מסרה שמכירותיה בתחום הרכב צמחו בשיעור "דו-ספרתי" אודות למעמדה בשוק מערכות ה-ADAS. בעקבות ההכרזה על ארכיטקטורת ACAP החדשה, עלתה מניית זיילינקס בנסד"ק מכ-104 דולר לכ-112 דולר למנייה, והחברה נסחרת כיום לפי שווי שוק של כ-28.47 מיליארד דולר.

ARM מנסה לבלום את RISC-V

בתמונה למעלה: כרטיס פיתוח של SiFive למערכות המבוססות על מעבדי RISC-V

חברת ARM מנסה לבלום את מגמת הפופולריות הגואה של מעבדי הקוד הפתוח RISC-V, ותספק את הקניין הרוחני של מעבדי Cortex-M ללקוחות אשר ישבצו אותם בתוך רכיבי FPGA של חברת Xilinx. כך דיווח מנהל קבוצת הניהול של המוצרים בחברה, פיל בר, בפוסט שהעלה באתר חברת ARM. היוזמה כוללת את המעבדים Cortex-M1 ו-Cortex-M3, שהם גרסאות מותאמות ל-FPGA של משפחת מעבדי Cortex-M0. היוזמה המשותפת של שתי החברות מיועדת להקל על השילוב של מעבדי ARM ושל תוכנות ARM בתכנונים המבוססים על רכיבים מיתכנתים מהמשפחות Spartan, Artix ו-Zynq של חברת Xilinx.

הקניין הרוחני (IP) של המעבדים יינתן באמצעות תוכנית DesignStart, שאותה החלה ARM להפעיל בשנת 2010, שנועדה לספק ערוץ גישה מהיר וזול לקניין רוחני של ARM. החברה הסבירה את הכנסת מעבדי Cortex-M לתוכנית DesignStart בכך שהיא עונה על צורך דחוף של התעשייה: תחזית לצמיחה של 74% במספר הרכיבים המיתכנתים (PLD ו-FPGA) שלהערכת גרטנר מאפיינת את השנים 2016-2022. אלא שעדיין לא ברור מדוע החברה החליטה לספק בחינם את הקניין הרוחני למעבד ההספק הנמוך הפופולרי ביותר שלה, בשלב זה ללקוחות זיילינקס.

כרטיס פיתוח של Lattice לרכיבי FPGA ממשפחת MACHXO2
כרטיס פיתוח של Lattice לרכיבי FPGA ממשפחת MACHXO2

קואליציה מאיימת של ענקיות הטכנולוגיה

יכול להיות שהיא מקבלת תמריץ מחברת זיילינקס במסגרת המאבק שלה במוצרים המתחרים של אינטל (לשעבר אלטרה), אולם יכול להיות שהפתרון טמון בהודעה שעלתה לפני מספר ימים באתר של פורום RISC-V: לקראת הכנס השנתי של איגוד משתמשי RISC-V שיתקיים בחודש דצמבר השנה, הכריז הארגון על תחרות SoftCPU לתכנון יישום של  RISC-V המיועד לשימוש ברכיבי FPGA. התחרות ממומנת על-ידי גוגל ו-Microchip ובמסגרתה מתבקשים המתחרים לתכנן יישום קוד פתוח לרכיבי FPGA של Microsemi ולרכיבי FPGA של חברת Lattice. כלומר, מדובר בפלטפרומת מעבד קוד פתוח המתחרה ב-ARM, ליישום ברכיבי FPGA המתחרים בזיילינקס.

ארכיטקטורת RISC-V מתחילה להתברר כרעיון שעשוי לשנות את פני התעשייה. היא פותחה לפני כשמונה שנים באוניברסיטת ברקלי במתכונת של ממשק ISA שיכול להקיץ מחשבים חזקים בגודל מילה של עד 128 סיביות. בשנת 2016 התעשייה החלה לאמץ את הרעיון והוקם ארגון התמיכה התעשייתי RISC-V Foundation, שנועד לקדם את השימוש בארכיטקטורת המחשוב החופשית. כיום הארגון נתמך על-ידי כמה מהחברות החזקות בתעשייה, בהן: גוגל, HP, יבמ, אורקל, מיקרוסמי, לאטיס, אנבידיה, קואלקום, ווסטרן דיג'יטל, מארוול, מיקרון, NXP, סמסונג, וואווי, TSMC ועוד.

המודל העסקי של RISC-V מאיים על ARM

גם התעשייה הישראלית מקדמת את מעבדי הקוד הפתוח. חברת מלאנוקס חברה בארגון במעמד של מייסד (founder), וחברת סיוה מהרצליה שבעבר נכשלה ברכישת ארכיטקטורת MIPS הצטרפה אליו במעמד של שותפה בכירה. הרעיון מתחיל להיכנס לשוק. חברת אנבידיה כבר התחילה להשתמש במעבדי RISC-V במספר מיקרו-בקרים, וחברת ווסטרן דיג'יטל מסרה לאחרונה שבשנת 2019 או 2020 היא תוציא לשוק פתרונות איחסון המנוהלים באמצעות מעבדי RISC-V.

בתוך כך, חברת הפאבלס SiFive מקליפורניה, החלה לספק שבבי מעבדים המבוססים על RISC-V לתעשיה. עבור ARM מדובר באיום מוחשי: קניין רוחני של מעבדים במתכונת של קוד פתוח, שניתן להורידם בחינם מאתר Github, מאיים על המודל העסקי שלה, המבוסס על מכירת קניין רוחני של מעבדים.

זיילינקס רכשה טכנולוגיית בינה מלאכותית סינית

חברת זיילינקס (Xilinx) רכשה את חברת הסטארט-אפ DeePhi Technology מהעיר בייג'ינג. חברת דיפ-פיי מתמחה בייעול אלגוריתמים של מערכות לימוד עומק. החברה עוסקת בדחיסה של הרשתות ופיתחה יכולות אופטימיזיצה של רשתות נוירוניות באמצעות "גיזום" (pruning), שהיא טכניקה לצמצום ענפי משנה מיותרים בעץ קבלת ההחלטות של האלגוריתם.

מאז הקמתה בשנת 2016, פיתחה החברה את טכנולוגיית הבינה המלאכותית שלה על-גבי רכיבי FPGA של חברת זיילינקס, אשר נכנסה בחודש מאי 2017 לשותפות בחברה באמצעות השקעת הון. לא נמסרו פרטים על היקף העיסקה. חברת דיפ-פיי מעסיקה כיום כ-200 עובדים, שימשיכו לעבוד ממשרדי החברה הנוכחיים. מנהל תחום התוכנה בחברת זיילינקס, סאליל ראג', אמר שזיילינקס תמשיך להשקיע בחברה, כדי לממש את החזון המשותף של שתי החברות של "האצת יישומי לימוד מכונה בענן ובמכשירי הקצה".

חברת דיפ-פיי הוקמה על-ידי ארבעה חוקרים מאוניברסיטת צ'ינגואה הסינית ומאוניברסיטת סטאנפורד, אשר התמחו בתחום הבינה המלאכותית. החברה חשפה לראשונה את הטכנולוגיה שלה בכנס FPGA2017, כאשר היא הראתה שהרצת האלגוריתם שלה על-גבי FPGA משפר את יעילות העיבוד הקולי (speech recognition) פי 43 בהשוואה ל-CPU ופי 3 בהשוואה ל-GPU. הפתרון היה חסכוני בהספק ביחס של פי 40 ביחס לעיבוד מבוסס CPU ופי 11 בהשוואה לעיבוד מבוסס GPU.

מבחינת זיילינקס מדובר בהשקעה מעניינת מאוד, שכן דיפ-פיי מאפשרת לה לשווק את הרכיבים המתיכנתים לשווקים חדשים לגמרי, שבהם נמכרים מוצרים שעד היום לא היו מבוססים על רכיבי FPGA בגלל שיקולי עלות. במסגרת המאמץ להיכנס לשווקים חדשים, חשפה החברה לפני כחודשיים את ערכת הפיתוח ZCU104 Evaluation Kit (בתמונה למעלה) ליישומי ראיית מכונה.

הערכה מבוססת על רכיבי Zynq UltraScale, MPSoC EV, מעבד גרפי ממשפחת Mali ומעבד יישומים מבוסס ARM Cortex-A53. היא גם כוללת את תוכנת עיבוד התמונה reVISION. הכרטיס מיועד לאפשר פיתוח מיידי של יישומי ראייה משובצים, כמו מערכות עזר לנהג (ADAS), ראיית מכונה, מערכות ראייה מרובדת (Augmented Reality) ועיבוד תמונה במיכשור רפואי.