Intelが最新FPGA「Agilex」を2.5D実\術で開発
Intelは、AlteraをA収してから初めてのFPGAブランドになる「Agilex」を発表した。これまでハイエンドのStratix 10と比べて、性Δ40%向屬掘⊂嫡J電は40%削したという。初めての10nmプロセスで設されている。このFPGAは、エッジからクラウドまでカバーする高集積の半導アクセラレータを実現する。その実現のカギは?
Intelは、CPUのクライアントPC向けからデータセンターのXeonプロセッサまで揃えており、CPUというソフトウエアベースでのプログラマブルデバイスを充実させてきた。さらに、AlteraをA収しFPGAを}に入れることによって、Oyにプログラムできるハードワイヤードの専ICも使えるようになってきた。ソフトウエアでカスタマイズできるCPUは、あくまでもコンピュータシステムの中心にいる。しかし、ソフトウエアだけではどうしても高]化はできない場合もHい。ここに専v路のASIC、あるいはハードウエアv路を変できるFPGAを使う。専v路を使って霾的に高]化し、CPUの負荷をらし、システムをサポートするためのアクセラレータとなる。
コンピューティングの世cでは、CPUとFPGAがあれば、フレキシブルにほぼ官できるが、場合によっては積和演Q(MAC)専のDSP(Digital Signal Processor)や小さなMACを数恩~数恩鎚造戮栃怠`処理するGPU(Graphic Processing Unit)を集積することもある。にAI(人工Α砲離妊ープラーニングでは、MACとメモリをセットにしてニューロンをQするため、GPUやDSPを使うことHい。AIは今やエッジでもデータセンターでも要なため、AIのv路も加えることがシステムの基本となりつつある。
図1 Agilexの基本構成 出Z:Intel
このAgilexは、あくまでもFPGAであるが、最新のコンピュータシステムでは、DSP屋GPUなど他のプロセッサとのやりDりにPCIeインターフェースを、CPUとのやりDりではキャッシュメモリのコヒーレンシを確保したインターフェース、バンド幅の広いメモリとのインターフェース、あるいはDRAMインターフェースなどを使う。このために、接することがわかっているインターフェースを搭載し、直接つなげられるようにしておく(図1)。この発[がAgilexである。
Q|のv路やICをつなげられるようにするインターフェースの中でも峙のようにまったインターフェースのICは、ASICとして作る。Intelは、ASICメーカーであったeASIC社を2018QにA収している。そうすると、FPGAとインターフェースASICは、eASICの}法を使い、Intelが開発した2.5Dの実\術であるEMIB(Embedded Multi-Die Interconnect Bridge)でFPGAとQ|ASICとを接する(図2)。この2.5D\術は、配線基としてjきなシリコンチップを使うシリコンインターポーザとは違い、チップ間同士の接霾のみ配線層を設けるという低コストの再配線層接\術である。
図2 Intelの2.5D実\術 出Z:Intel
EMIB\術は、C倒なTSV(Through Silicon Via)\術は使わず、チップ同士を接するためのチップC積の小さなインターポーザをv路基ボードの中にmめ込む。最Zはv路基内にチップやp動をmめ込む\術はかなり普及している。シリコンチップを再配線層としてWする小型チップを基内にmめ込むのがEMIBだ。
Agilexは、EMIBを使ってFPGAを使いやすくしたデバイスであり、キャッシュコヒーレンシv路を搭載したCPUとも直接接できる。また、コンピューティングにフォーカスした応以外でも、アナログのデータコンバータとのインターフェースなども小さな専ASICとして使える。アナログの機Δ箸靴討寮Δ蓮112Gbpsのデータレートまでuられている。
FPGAの周りに専ASICv路を無理やり1チップに集積するのではなく、v路基ボードに集積するため、FPGAシリコンの歩里泙蠅落ちることはない。まった専ASICv路はeASICのカスタマイズ}法で構成する。この桔,蓮▲泪好拭璽好薀ぅ攻\術と瑤討り、最岼未離瓮織詛枩層のみをプログラムして接することで実現する。
応として、エッジからデータセンターまでのコンピューティング\術のてに使えそうだ。エッジといってもエッジコンピューティングやO動運転のクルマのようにデータ解析の演Qを行う応であり、ここでは演Qに要なアクセラレータに使う。加えて、データ解析の推bAI(ディープラーニング)v路をエッジ笋濃箸場合にも使え、CPU笋防蘆瓦鰺燭┐覆ぁ