環顧整個FPGA加速運算領域目前擁有最多款資料中心等級產品的賽靈思（Xilinx）今年11月中期間舉行的全球超級電腦年度大會SC21期間他們發表新款頂級FPGA加速卡Alveo U55C。
這款產品目前已經上市除了可透過賽靈私與認證經銷商取得也可經由公有雲廠商推出的FPGA即服務來進行簡易評估或由特定的代管資料中心業者提供封閉預覽。
相較於先前最高階的Alveo U280外形為雙槽、全高全長尺寸的PCIe介面卡、內建8 GB容量的HBM2記憶體以及225瓦的最大功耗Alveo U55C則以單槽、全高半長尺寸的PCIe介面卡以及150瓦的最大功耗搭配16 GB容量的HBM2記憶體提供與U280同樣的邏輯運算配備像是130.4萬張查詢表（LUT）、260.7萬個暫存器、9,024個DSP切片實現更大的運算密度（U280內建32GB DDR4-2400記憶體U55C則未搭配DDR4記憶體並提供多一倍容量的HBM記憶體賽靈思表示這樣可以節省功耗）。
此外在網路傳輸介面的部分U55C也額外支援了RoCEv2以及資料中心橋接（Data Center Bridging Capability Exchange protocolDCBx）等規格可串接數百張U55C達成超大規模的橫向擴充並且能結合與既有的伺服器基礎架構、網路配置。
在這樣的搭配之下用戶可將網路存取頻寬合併成200 Gbps建構基於FPGA而成的高效能運算叢集環境並憑藉著高效能、低延遲以及相對開放的特性與InfiniBand網路解決方案競爭。
若採用多張Alveo U55C串接的組態以及訊息傳遞介面（Message Passing InterfaceMPI）的整合開發者可運用賽靈思發展的統合軟體平臺Vitis將Alveo資料處理流程的規模橫向擴展開來使得高效能運算的應用可橫跨不同的伺服器平臺與網路基礎架構共享工作負載的執行以及記憶體的存取。
關於U55C的叢集應用解決方案賽靈思表示目前已開放封閉預覽預計於2022年下半正式推出。
在實際應用的部分賽靈思目前揭露3個高效能運算案例。首先澳洲聯邦科學與工業組織（CSIRO）他們將U55C用於平方公里陣列（SKA）的無線電望遠鏡訊號處理透過這種以網路連接大量FPGA加速卡的部署方式能夠在整個高效能運算訊號處理叢集環境當中提供超大規模的資料吞吐能力能面對13.1萬臺的天線即時執行資料的彙集、過濾、整備、處理而且可橫跨數百張FPGA加速卡進行分散式處理。
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這裡面總共使用了21臺伺服器、420張U55C（每臺節點20張U55C）以及20臺支援P4語言的100GbE交換器整體吞吐量可達到15 Tb/s；在IT運算資源與電力的成本上FPGA交織網路執行上述工作的同時還可保有一半的頻寬餘裕以及HBM記憶體容量具有足夠的可靠度而就每張U55C而言平均耗電為90瓦CSIRO在此搭配的是太陽能發電以及柴油發電機提供備援電力。
第二個案例是電腦輔助工程（CAE）賽靈思透過每家汽車公司都必用的碰撞模擬軟體：Ansys的LS-DYNA來展現成效。根據他們的測試若以x86處理器平臺為基準搭配多張U55C之後效能可提升至5倍以上因此能在單一資料流程處理過程的每個運算時脈週期中執行更多工作。
賽靈思認為x86架構之所以表現較差關鍵在於：其配備難支撐大量I/O以及頻寬的使用；在記憶體階層的使用上彈性不足而導致非必要的負擔；在面對資料搬移時缺乏效率。
第三個例子則是圖學資料分析的處理有一家圖學資料庫軟體廠商TigerGraph他們搭配多張U55C、建立叢集以此來加速執行兩種可創造最多用途的演算法促成圖學式推薦處理以及叢集式的運作引擎。
在這樣的應用情境當中U55C可加快推薦引擎的查詢與預測速度將所需時間從幾分鐘縮短至幾毫秒。
相較於基於CPU而成的叢集系統多張U55C可帶來強大的運算能力與記憶體頻寬以詐騙偵測與反洗錢的應用為例圖學資料的查詢速度能因此提升至45倍同時還可以將誤判率大幅降低至個位數所以在品質評分上可增加35％。
產品資訊
賽靈思Alveo U55C
●原廠：賽靈思
●建議售價：廠商未提供
●外型：全高半長PCIe介面卡
●I/O介面：PCIe 3.0 x16或2個PCIe 4.0 x8
●搭配記憶體容量：無DDR記憶體16 GB HBM2記憶體
●傳輸介面：2個QSFP28埠（100GbE）
●搭配處理器：無
●FPGA運算晶片：UltraScale+ XCU55C
●耗電量：115瓦【註：規格與價格由廠商提供因時有異動正確資訊請洽廠商】
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