专注FPGA图像加速领域，深维科技跨入发展快车道

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最近，在2019 Xilinx开发者大会(美国站)上，神威科技向世界正式发布了三款迅雷图像的重图像加速产品:世界上最快的jpeg2jpeg缩略图方案、超高性能jpeg2webp转码方案和世界一流的超高密度jpeg2jpeg缩略图方案。一旦新产品发布，他们会“大吃一惊”。同时，神威科技的快速发展也引起了业界的广泛关注。经过三年的发展，这家专注于fpga图像加速的新公司已经进入全面加速的发展阶段。 全球领先的三款图像加速产品都赢得了大客户

1.世界上最快的jpeg2jpeg缩略图方案

该方案主要用于手机云相册、云存储等领域，可提供高达20倍的计算能力(与cpu方案相比)。也就是说，对于相关服务的服务器集群，采用该方案后，一台cpu服务器(配置一个alveou200加速卡)可以替换多达20台相同型号的cpu服务器。具有相同功能和计算能力的服务器集群可以将功耗降低10倍。它的出现大大降低了数据中心的采购成本和运营成本。同时，服务器的服务响应延迟可以降低到以前的5%，并且可以实时适应各种手机终端型号和尺寸，大大提高了客户体验。

2.超高性能jpeg2webp转码方案

与jpeg格式相比，webp可以额外节省25%-34%的空.数据为了进一步节省网络流量和数据存储，webp格式已经在业界广泛使用。然而，由于算法的高度复杂性，webp的编码和解码操作是一个沉重的负担。作为一种超高性能的jpeg2webp转码方案，thunderimage jpeg2webp(m4)的速度比是2u e5-2680v4的10倍。也就是说，一台2u e5-2680v4服务器(配有alveou200加速器卡)可以用来替换多达10台具有相同类型cpu的服务器。同时，服务响应时间缩短了9倍，客户体验明显改善。

“webp广泛应用于电子商务、社交媒体、新媒体和视频媒体等行业。thunderimage jpeg2webp将有一个非常惊人的部署，这可能会改变人们对图像处理的看法。”神威科技创始人兼首席执行官范平评论道。

3.具有世界一流超高密度计算能力的jpeg2jpeg缩略图方案

Thunderimage jpeg2jpeg u50是基于Xilinx alveo u50加速平台的最新产品。在相同的物理空房间下，一个阿尔韦奥u200的空房间等于两个阿尔韦奥u50的空房间。该方案将提供高达24倍的带宽，但是，由于alveo u50的hbm的高带宽能力，该方案的响应延迟缩短至cpu的4%。从数据的角度来看，thunderimage jpeg2jpeg u50是一款世界级的解决方案，具有超高的计算能力，适合高计算能力密度的缩略图生成集群。

范平表示，由于这三种产品的独特优势，神威科技已经与国内外六家知名互联网公司就上述三种新产品达成了合作意向，许多公司已经明确表示了浓厚的兴趣，并处于合作谈判阶段。

公认的图像处理最佳实践:基于fpga的异构计算

根据相关数据和研究结果，自2005年以来，尤其是近几年，摩尔定律逐渐加速和减速。随着移动互联网、大数据、5g应用、物联网和人工智能应用的快速发展，数据中心的计算能力需求也随之爆发。

当摩尔定律失效时，如何提高数据中心的计算能力，以满足不断增长的业务处理需求，已成为数据中心面临的一大挑战。目前，业界主流的计算能力提升方案无非是以gpu、fpga和asic为核心的异构计算方案。

由于gpu、fpga和asic具有不同的计算能力特征，它们在处理不同的计算类型和场景时有各自的优势。Gpu属于von neumann结构，具有高并发性和高灵活性的特点，但也存在高能耗和实时性差的缺点。Asic和fpga在能效方面略胜一筹，主要是因为它们的架构没有指令，也不需要共享内存。Asic是专门为特定需求定制的芯片，具有小尺寸、低功耗、高计算性能和高效率，但其算法调整极其困难，适用于算法固定和大规模应用的计算场景。

Fpga介于两者之间，具有低延迟、低功耗、可编程灵活性高、开发周期短的特点，支持后期调整和升级。因此，fpga具有独特的优势，具有巨大的市场和潜力，如图像处理。基于这一判断，神威科技自成立以来一直专注于fpga领域。神威科技创始人兼首席执行官范平表示:“fpga异构计算市场将是一个十亿美元的市场。未来，神威科技将继续专注于图像和视频处理、大数据处理和高性能计算领域。”

编程难度+复杂设计，fpga应用的“盖门”

虽然fpga在空有明显的优势和巨大的市场，但在实际应用中有相当高的技术门槛:一是编程困难，因为rtl编程复杂低效，hls设计不够成熟，编译时间长，调试困难；其次，硬件系统设计复杂，异构计算系统的复杂性要求定制软件栈。因此，业界普遍认为fpga应用的开发周期是以“年”为基础的，同时也面临着最终产品性能不理想的风险。这导致许多技术公司对fpga“望而却步”。

作为“后起之秀”，神威科技优雅地解决了这两个问题。在不到一年的时间里，该公司成功推出了三款颠覆性产品，其加速图像序列的研发周期平均不到三个月。

深层技术:一种基于vitis的高层fpga设计方法模型

产品研发快速有效。神威科技是如何做到的？

范平认为有三个原因。首先，该团队强大的eda和相关技术背景使fpga应用开发变得容易；其次，自主开发的eda辅助工具在极端情况下可以发挥关键作用；第三是依靠高效的组织和团队的高昂士气。

在团队基因方面，神威科技的核心技术成员跨越了图像视频应用算法和fpga核心技术，大部分团队来自cadence、ibm、微软研究院、经纬戈雅、中科院、复旦微电子等。他们在行业理解和产品工程能力方面具有优势，在fpga芯片架构设计和评估技术、fpga eda工具算法、高性能算法等方面有着深厚的积累。

由于核心团队对fpga芯片架构和eda工作机制有着深刻的理解，在开发过程中，首先采用c/c++语言开发，一方面可以支持较大规模的算法，另一方面提高芯片架构的灵活性，从而缩短变更周期；其次，使用自主开发的开发工具，包括fpga设计工具、调试工具、标准化专用系统设计工具等。，确保产品的性能。

在此次xfd大会上，Xilinx公司fpga软件开发副总裁dan gibbons在《威迪思开发者与生态》专题报告中详细介绍了神威科技的产品和技术，并对神威科技的图像处理产品的性能给予了高度评价，称“神威科技很好地展示了基于威迪思的高层次fpga设计方法。”

丹·吉本斯，Xilinx公司fpga软件开发副总裁，在xdf2019

“目前，我们的R&D效率和效果已经在行业中处于明显的领先地位，图像处理产品已经得到了许多客户的认可。未来，我们将根据产品计划分批推出更多的重型视频处理和分析解决方案、高性能计算解决方案和大数据解决方案。”范平对新产品和新未来充满信心。

在fpga图像加速领域，神威科技已经进入了发展的快车道。今后，我们将拭目以待，看能否保持我们在这一领域的领先地位，开拓新的领域。