邊緣AI成重要驅動力，FPGA廠商加速佈局垂直市場

21世紀經濟報道記者 張賽男 實習生殷新宇 上海報道

當下，生成式AI正從訓練轉向推理，更接近用戶的邊緣推理計算需求正在增長，這給FPGA廠商提供了機會。

在萊迪思半導體近日舉辦的開發者大會上，公司亞太地區應用工程高級總監謝征帆在受訪時透露，“AI分爲訓練和推理兩個階段，從算力上來看，AI訓練的需求超出FPGA的能力，因此萊迪思更加專注於AI推理，尤其是在邊緣端的推理應用。”

他進一步解釋，“由於邊緣端推理通常對功耗有更高的要求，而在性能上可以做一定妥協。同時，很多情況下傳感器採集到的數據無法直接輸入AI網絡，需要進行預處理，而這部分工作很多時候依賴於FPGA來完成。”

FPGA因具有靈活性和可編程性被稱爲“萬能芯片”，應用領域不斷拓展。據萊迪思預測，未來4~6年，FPGA的增長速度會高於整個半導體市場。

AI是主要驅動因素

記者觀察到，在本場發佈會上，AI是一個高頻出現的詞彙，萊迪思多次談及AI帶來的機會。而其之所以看好FPGA市場的增長速度，離不開AI的推動。

謝征帆分析，市場主要的驅動力來自三個方面，分別是網絡邊緣AI、網絡安全和機器人。

他表示，“邊緣AI的發展要求FPGA芯片實現最好適配，這塊集中在AI推理的需求。同時FPGA芯片也能在數據中心起到一定作用，一方面是實現平臺管理的功能，另一方面是網絡安全的考量。FPGA在安全性上是開發和部署的重點，這會對接口的帶寬提出較高需求，因此我們需要提供針對不同傳感器接口的適配方案，並提升帶寬性能。最後是機器人發展帶來的需求，目前這個領域也有一些和AI相關的需求。”

具體來看，在實現網絡邊緣AI功能上，FPGA發揮着關鍵作用。“一個有效的解決方案是將數據預處理與AI推理集成到同一個FPGA芯片中，從而實現單芯片邊緣AI方案。在這種方案中，神經網絡算法還可以進行優化，包括調整數據字節寬度、減少運算量等操作。另一個優勢是，利用FPGA的可編程特性，即便是已經部署的版本，在未來開發階段仍然可以進行優化。如果發現之前的版本有改進空間，可以通過遠程在線升級來優化已部署在客戶側的設備。”

謝征帆還舉例說明了FPGA芯片可實現的AI應用：“例如工業領域的預測性維護，FPGA芯片可以實時採集馬達數據，通過AI功能來分析馬達的運行狀態，這樣可以在馬達失效前提示上層軟件進行維護操作。在汽車領域DMS（driver monitor system）領域，也可以使用AI功能來對駕駛員狀態進行檢測。”

此外，在情景智能方面，FPGA芯片也可以實現AI推理功能，包括人機交互、對象識別、頭部跟蹤等。

看好新能源汽車市場

就下游應用看，在通信、工業、汽車電子、消費類電子領域，FPGA的身影無處不在。

“大部分客戶都是看中了FPGA擁有的獨特優勢，比如可編程性，這樣產品即使發佈到客戶端後，還能通過遠程的升級實現修復問題或添加新功能。同時，因爲FPGA芯片的低功耗和小尺寸，可以把它部署在靠近傳感器的那一端，從而提升系統的集成度，也能適配於不同的I/O（輸入/輸出）的需求，進行接口轉換。基於FPGA的這些特性，可以幫助客戶加速產品上市。”謝征帆說。

他還表示，通常FPGA在通信、工業以及消費電子上應用較多，近兩年在汽車、醫療、新能源領域，FPGA也起到了核心作用。“工業客戶是我們最大的一類市場，涵蓋了多個應用領域，從國內去年和今年的情況看，工業客戶的訂單增長量較大。然而，從長期來看，潛力最大的是汽車市場，這也是客戶數量增長較多的一個行業。”

他介紹，從國內新車銷售的情況來看，新能源汽車已經佔據了非常大的市場份額，個別月份的增量超過了50%。在汽車領域，新能源汽車已成爲一個領先市場，萊迪思對FPGA在這一領域的增速有較好的預期。

目前，萊迪思與國內的多家新能源汽車廠商保持密切的合作關係，並提供了許多新的解決方案，例如駕駛員監視系統（DMS）、傳統儀表盤、OSD以及擡頭顯示等。不過，謝征帆也表示，汽車行業的開發週期較長，產品生命週期也相對較長，因此會與新能源汽車客戶保持充分的耐心，共同實現穩健增長。

未來，萊迪思將在客戶端AI領域繼續推出新的方案，同時探索AI在其他垂直領域的應用。“目前主要關注的兩個領域是汽車和工業。在汽車領域，例如駕駛員監控系統（DMS）是AI在汽車中的一個重要應用。我們也在研究AI如何在工業應用中落地，特別是在預測性維護等方面。此外，如農產品分類也可以應用AI技術。我們希望將AI應用推廣到更多的垂直市場。”

儘管FPGA市場在多個應用領域展現出了良好的發展潛力，但也面臨着諸多挑戰。

在謝征帆看來，目前行業面臨的挑戰是所有客戶都需要創新。在中國，許多行業都存在激烈的競爭，客戶們在新產品的功能上都需要具有創新性。“從萊迪思來看，我們在解決方案集合中選擇的主題，實際上是我們通過與衆多客戶溝通和交流，從他們的痛點中總結出來的需求。因此，從萊迪思的角度出發，我們能夠提供針對這些痛點的解決方案，客戶可以參考這些解決方案集合，進而將其應用到他們的新產品開發中，幫助他們提供創新的功能。”

除此之外，逐漸崛起的FPGA中國廠商也讓萊迪思感受到了競爭壓力。雖然目前FPGA市場由三大巨頭Xilinx、Altera、萊迪思主導，但以安路科技、復旦微電爲代表的國內FPGA廠商也已經推出了成熟的產品。

謝征帆表示，FPGA領域目前在中國有許多競爭對手。爲了應對這種競爭，在產品開發的長期規劃中，需要更加註重創新。無論是在功耗、安全性，還是整個嵌入式系統解決方案方面，希望在未來的FPGA產品中做出差異化。