東方證券:FPGA逐步切入AI服務器 價值持續提升

智通財經
06/05

智通財經APP獲悉,東方證券發布研報稱,相比ASIC,FPGA可靈活重配適應算法迭代;相比CPU/GPU,其低時延優勢明顯。在AI服務器中,FPGA用於控制、互聯及計算,單服務器價值逐步提升,在AI服務器滲透路徑有望從控制與互聯向計算迭代。

東方證券主要觀點如下:

FPGA內部主要分為輸入/輸出要素、可編程邏輯要素和可編程佈線要素三部分組成,邏輯塊

基本要素包括查找表,其本質是靜態隨機存儲器,其邏輯容量大小由輸入端的信號數量所決定。除查找表外,邏輯塊還包括實現時序電路的觸發器和數據選擇器等,邏輯塊的核心是邏輯元件。輸入輸出塊:連接I/O引腳和內部佈線要素,完成芯片與外部電路連接的功能,同時進行輸入輸出的信號驅動和匹配。佈線要素:包括開關塊、連接塊和佈線塊,作用是將不同的邏輯塊連接起來,形成所需要的功能。佈線要素中的開關塊可以進行編程配置,可實現任意的佈線通路。

高度靈活性和低時延是FPGA的主要優勢

與ASIC相比,FPGA具備更高靈活性,比如在下游算法更新或協議升級時,無需重新設計硬件,僅更新配置文件即可。在通信協議頻繁升級、AI算法快速演進的訓練,這種靈活的優勢凸顯,AI大模型推理框架每個月都會發生重大演進,均對基礎硬件的計算模式提出了新的要求;FPGA在不更換硬件的前提下通過邏輯重配裝備新算子,將硬件生命周期從單一模型代際延展至跨代複用。靈活性在傳統領域的主要應用場景通信基站,後續在AI方面有望加速切入。與CPU/GPU相比,FPGA時延會更低。主要有三個原因,第一是算法直譯硬件,FPGA通過可編程邏輯單元將算法直接映射為硬件電路,省去了CPU/GPU需要執行的指令解析和調度步驟。第二是數據流驅動,計算單元按數據到達順序直接處理,無需頻繁訪問內存或等待全局同步。第三是並行運算,FPGA內部包含大量可同時工作的邏輯單元,支持任務級和流水線級並行。

FPGA在AI服務器中形成控制、互聯、計算等應用,單服務器價值量逐步提升

控制,CPLD/FPGA負責系統管理與電源順序控制,機櫃功耗逐步提升,GPU、HBM、交換芯片、DPU等多芯片的上電時序與過流保護要求嚴格要求,CPLD/FPGA採用非易失性存儲介質、上電即工作,可在完成秒內電源軌道保護響應。互聯,以英偉達Groq3LPX為例,需同時處理多種物理層接口與協議,FPGA可在單芯片內部署多套協議棧並支持動態在線重配,Scale-Up領域NVLink、UALink、SUE、UB等多協議並存格局持續強化FPGA互聯方案的地位。計算,AlteraAgilex系列集成AITensorBlock支持主流推理框架直接調用,微軟項目已驗證FPGA在數據中心推理場景實現吞吐提升,FPGA在效能比、時延確定性與功能集成度三個維度具備優勢,隨大模型推理需求增長,FPGA在AI服務器滲透路徑有望從控制與互聯向計算迭代。

風險提示

下游需求不及預期,技術研發不及預期,行業競爭加劇風險。

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