專注FPGA圖像加速領(lǐng)域，深維科技跨入發(fā)展快車道

日前，在2019賽靈思開發(fā)者大會(美洲站)上，深維科技正式面向全球發(fā)布ThunderImage三款重磅圖像加速產(chǎn)品：全球最快的JPEG2JPEG縮略圖方案、超高性能的JPEG2WebP轉(zhuǎn)碼方案及世界級超高密度算力的JPEG2JPEG縮略圖方案。新產(chǎn)品一經(jīng)發(fā)布立即“技驚”四座。與此同時，深維科技迅速的發(fā)展勢頭，也引起業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。這家專注于FPGA圖像加速領(lǐng)域的新銳公司，經(jīng)過3年的發(fā)展，已然邁入了全面提速的發(fā)展階段。

全球領(lǐng)先 三款圖像加速產(chǎn)品全部斬獲大客戶

1.全球最快的JPEG2JPEG縮略圖方案

該方案主要應(yīng)用于手機(jī)云相冊、云存儲等領(lǐng)域，可提供高達(dá)20倍的算力(相較于CPU方案)。即對于相關(guān)業(yè)務(wù)的服務(wù)器集群，采用該方案后，用一臺CPU服務(wù)器(配置一張AlveoU200加速卡)，最高可替換20臺同樣型號的CPU服務(wù)器。完成同樣功能和算力的服務(wù)器集群可縮減10倍功耗。它的出現(xiàn)大大降低了數(shù)據(jù)中心的采購成本、運(yùn)營成本。同時，服務(wù)器的服務(wù)響應(yīng)時延可降低到之前的5%，并且可實(shí)時配適各種手機(jī)終端型號、尺寸，極大地提升客戶體驗(yàn)。

2.超高性能的JPEG2WebP轉(zhuǎn)碼方案

由于WebP相較于JPEG格式可節(jié)省額外25%—34%的數(shù)據(jù)空間，為了進(jìn)一步節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)存儲，目前在業(yè)界已經(jīng)廣泛、大規(guī)模的使用了WebP格式。不過，由于算法復(fù)雜度很高，WebP的編解碼運(yùn)算是個沉重的負(fù)擔(dān)。作為超高性能JPEG2WebP轉(zhuǎn)碼方案，ThunderImage JPEG2WebP(M4)具有10倍加速比(相較于2U的E5-2680v4)。即用一臺2U的E5-2680v4服務(wù)器(配置一張AlveoU200加速卡)，采用該方案最高可替換10臺同樣型號CPU的服務(wù)器。與此同時服務(wù)響應(yīng)時間縮減9倍，客戶體驗(yàn)明顯提升。

“在行業(yè)內(nèi)WebP應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，如電子商務(wù)、社交媒體、新媒體、視頻媒體都有大量的應(yīng)用， ThunderImage JPEG2WebP將會有非常驚人的部署量，它也許會改變?nèi)藗儗τ趫D像處理的認(rèn)知。”深維科技創(chuàng)始人、CEO樊平如此評價。

3.世界級超高密度算力的JPEG2JPEG縮略圖方案

ThunderImage JPEG2JPEG U50是基于賽靈思Alveo U50加速平臺的最新產(chǎn)品。在相同的物理空間下，1張Alveo U200的空間等于2張Alveo U50的占用空間，此方案將提供最高24倍的加速比，即對于相關(guān)業(yè)務(wù)的服務(wù)器集群，用一臺CPU服務(wù)器，采用該方案最高可替換24臺同樣型號的CPU服務(wù)器。而由于Alveo U50的HBM高帶寬能力，該方案的響應(yīng)時延縮短為CPU的4%。從數(shù)據(jù)來看，對于高算力密度的縮略圖生成集群，ThunderImage JPEG2JPEG U50是世界級超高密度算力的解決方案。

據(jù)樊平透露，由于三款產(chǎn)品的獨(dú)特優(yōu)勢，深維科技目前已經(jīng)與6家國內(nèi)外知名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)就上述三款新產(chǎn)品達(dá)成合作意向，并有多家企業(yè)明確表示具有濃厚興趣，正處于合作洽談階段。

圖像處理領(lǐng)域的公認(rèn)最佳實(shí)踐：FPGA異構(gòu)計算

根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)和研究結(jié)果，自2005年以來，尤其是近幾年，摩爾定律逐步加速放緩。而隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)、AI應(yīng)用的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的算力需要也隨之而爆發(fā)。

數(shù)據(jù)中心如何在摩爾定律失效的情況下提升算力，從而滿足日益暴增的業(yè)務(wù)處理需要，已經(jīng)成為其面臨的重大挑戰(zhàn)。目前業(yè)界主流的算力提升方案無外乎以GPU、FPGA和ASIC為核心的異構(gòu)計算方案。

由于GPU、FPGA和ASIC各自算力特性不同，因而在處理不同的計算類型、計算場景時擁有各自優(yōu)勢。GPU屬于馮諾依曼結(jié)構(gòu)，具有高并發(fā)、高靈活性的特點(diǎn)，但也存在能耗高、實(shí)時性差的缺點(diǎn)。ASIC和FPGA則在能效上略勝一籌，主要因?yàn)槠潴w系結(jié)構(gòu)無指令、無需共享內(nèi)存。ASIC是為了某種特定需求專門定制的芯片，體積小、功耗低、計算性能和效率高，但其算法調(diào)整難度極高，適合算法固定、應(yīng)用規(guī)模化的計算場景。

FPGA介于兩者之間，具有低延時、低功耗的特性，且可編程靈活性高、開發(fā)周期短，支持后期的調(diào)整升級。因此，F(xiàn)PGA具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，市場空間及潛力巨大，比如圖像處理領(lǐng)域。正是基于這個判斷，深維科技從建立伊始即專注于FPGA領(lǐng)域。深維科技創(chuàng)始人、CEO樊平說：“FPGA異構(gòu)計算市場將會是一個千億美元級的市場，未來深維科技將持續(xù)聚焦，深耕圖像視頻處理、大數(shù)據(jù)處理和高性能計算等領(lǐng)域。”

編程困難+設(shè)計復(fù)雜，F(xiàn)PGA應(yīng)用的“罩門”

盡管FPGA優(yōu)勢明顯，市場空間巨大，但實(shí)際應(yīng)用卻有相當(dāng)高的技術(shù)門檻：其一，編程困難，鑒于RTL編程復(fù)雜低效，HLS設(shè)計又不夠成熟，編譯時間漫長且調(diào)試?yán)щy;其二，硬件系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，目前異構(gòu)計算體系復(fù)雜需要定制軟件棧。因此，行業(yè)內(nèi)通常所認(rèn)知的FPGA應(yīng)用的開發(fā)周期是以“年”計，還要面臨最終產(chǎn)品性能不理想的風(fēng)險。這都導(dǎo)致很多科技公司對FPGA“望而卻步”。

而深維科技作為“后起之秀”，卻優(yōu)雅地解決了這兩個難題，在不到一年的時間內(nèi)，以分別順序成功推出三款圖像加速的顛覆性產(chǎn)品，平均每款產(chǎn)品的研發(fā)周期不到3個月。

深維科技：基于Vitis的高層次FPGA設(shè)計方法的典范

產(chǎn)品研發(fā)速度快，效果好，深維科技是怎么做到的?

樊平認(rèn)為，原因有三。一是團(tuán)隊(duì)強(qiáng)大EDA及相關(guān)技術(shù)背景，使得FPGA應(yīng)用開發(fā)舉重若輕;二是自研EDA輔助工具，在極端情況下可發(fā)揮關(guān)鍵作用;三是依靠團(tuán)隊(duì)的高效組織和昂揚(yáng)斗志。

以團(tuán)隊(duì)基因而言，深維科技的核心技術(shù)成員交叉覆蓋圖像視頻應(yīng)用算法和FPGA核心技術(shù)，團(tuán)隊(duì)多來自于Cadence、IBM、微軟研究院、京微雅格、中科院、復(fù)旦微電子等，對行業(yè)的理解以及產(chǎn)品工程能力較有優(yōu)勢，在FPGA芯片架構(gòu)設(shè)計與評估技術(shù)、FPGA EDA工具算法、高性能算法等方面具有深厚的積累。

而由于核心團(tuán)隊(duì)對于FPGA芯片架構(gòu)和EDA工作機(jī)制有著深刻的理解，在開發(fā)過程中，首先采用基于C/C++語言開發(fā)，一方面可以支持更大規(guī)模算法，另一方面提升芯片架構(gòu)的靈活性，讓改動周期縮短;其次，采用自研開發(fā)工具，包括FPGA設(shè)計工具、調(diào)試工具、標(biāo)準(zhǔn)化專用系統(tǒng)設(shè)計工具等，保障了產(chǎn)品的性能。

此次XDF大會上，賽靈思FPGA軟件開發(fā)副總裁Dan Gibbons在Vitis開發(fā)者與生態(tài)的專題報告里，以深維科技作為成功案例，詳細(xì)介紹了深維科技的產(chǎn)品與技術(shù)，高度評價了深維科技的圖像處理產(chǎn)品性能，稱“深維科技很好的示范了基于Vitis的高層次FPGA設(shè)計方法”。

賽靈思FPGA軟件開發(fā)副總裁Dan Gibbons于XDF2019

“目前來看，我們的研發(fā)效率和效果在業(yè)內(nèi)已經(jīng)處于明顯的領(lǐng)先地位，圖像處理產(chǎn)品已經(jīng)得到了很多客戶的認(rèn)可。未來，我們將根據(jù)產(chǎn)品計劃，分批次推出更為重磅的視頻處理分析方案、高性能計算方案和大數(shù)據(jù)方案。”對于新產(chǎn)品、新未來，樊平充滿信心。

在FPGA圖像加速領(lǐng)域，深維科技已經(jīng)跨入了發(fā)展的快車道。未來，能否在該領(lǐng)域持續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢，并不斷開拓新領(lǐng)域，我們拭目以待!

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