2015年はFPGAの年となるか？

Nicole Hemsoth

HPCとなると、アクセラレータ市場はIDCがXeon Phiが対抗して来ていると指摘しているが、浮動小数点性能で知られるGPUによって大きく占有されている。FPGAは未だ3番手であるが、増大する魅力的な価格、性能およびプグラム性の「3つのP」の土俵における幅広い市場への到達の面で、来年は注目すべき年になるかもしれない。

HPC、ハイパースケールと一般的商用環境における「ビッグデータ」の到来で、非常に広く「検索」と定義される幅広いアプリケーションにおいてFPGAは心地よい場所を見つけた。言い換えると、実際のWeb検索(マイクロソフトのBingを強化するためのFPGAの採用例のような)から、バイオインフォマティクス、セキュリティ、画像認識などなどの検索と発見に及ぶ。先日開催されたHot Chipsにおいて、アジアのWeb大手である百度は、Xilinxのフィールド・プログラマブル・ゲートアレイを使って数々のパターンおよび画像認識の能力を向上するのに大きく成功したか公表した。もちろん、常にスイートスポットである金融サービス市場においても地位を築いたままだ。

この時点で指摘することが重要なのだが、広範な「検索」分類におけるいくつものアプリケーション分野において、GPUやFPGAとなると、これは常に明確な疑問ではないのだ。両方のアクセラレータに利点がある、広く「深層学習」と呼ばれるものには領域がある。出現するであろうDSP駆動のアプリケーションの新しい波については言うことがない。GPUは先進的なプログラミングツールであるCUDAとOpenCLで強力で有利な滑り出しがあるが、OpenPower、Intel(最近独自のFPGAでチューンされたチップを発表した)および特にARMで進んでいる努力は明るく広い展望をFPGAに確約している。Altera、XilinxおよびAdaptevaのような企業の特殊設計を含む他もまた2015年における大きな動きのウォッチリストだ。

FPGA採用のさらに最近の大きな出来事はハイパースケールと商業利用を中心としてきたが、アクセラレータ周りに拡張されたエコシステムの利点にセットされたHPCにもまだホットな領域がある。Convery社のCEOであるBruce Toal,によれば、ハイパースケールと研究分野の両方にも大きな普及の動きがある。特にライフサイエンスだ。そして、研ぎ澄まされたハイブリッドコア統合化FPGA技術を介する高性能FPGA駆動システム製品のベンダーとしての彼らの位置付けが、取り分け緊密なパートナーであるIntelの棚をヒットする新しい統合化製品としての位置付けに変わっても、普及は遅くはないと予想される。

「私たちが今見ている以上にFPGA周りのさらなる動きがあったことはこれまでありませんでした。」とToalは語った。「ムーアの法則はサイズと価格性能において期待される影響があったことを見てきました。最新の20および28ナノメータFPGAはこれまで不可能であった価格性能を正に提供しています。非常に小さなデバイスを、ただ特殊だったものよりもはるかに大規模なボリューム感で統合化することができるのです。」

現在の彼らのハイブリッドコア技術のソフトウェア、ツールおよび統合化は今のことろ彼ら独自のものであるが、長期においてはFPGAはさらなる統合化に向かっていると認識していると彼は言う。彼はFPGAの能力とオプションにおける成長の上昇を見ることに興奮しているが、IntelやIBMのようなタイトな統合化を提供していない統合FPGAを販売するConveyのような企業におけるビジネスモデルについては疑問が残る。しかし、市場の変化に順応する彼らの知識と能力で競争の先頭であり続けることに自信を持っていると語っている。

そのため、Conveyは彼らのハイブリッドコア・アクセラレーションをPowerに追加するために、OpenPower Foundationに入会した。「POWERアーキテクチャとIBMのコヒーレント・アクセラレータ・プロセッサ•インターフェース（CAPI）と結合した私どもの現在のアクセラレータ・ソリューションのポートフォリオは、データセンターの顧客に高性能でコスト効率性のあるソリューションを提供しています。」と語った。

CAPIは非常にクリーンでシンプルな方法でデバイス自体のコヒーレンシーをとるPower8上の鍵となる専用のIPの部分である。これは、未接続のホップを作に対して低レイテンシーな環境でプロセッサのメインメモリと通信することが可能なことを意味している。これらの新機能を含んだシステムはまだ出荷していないが、これをトップにキャッシュ・コヒーレンシー・レイヤーを持つPCIeで行うことを回避する高い価値を認めているとToalは語った。また、IBMがPower8のメモリ・バンド幅を上げ続ける確約を引き出した際には、ハイパースケール、バイオインフォマティクスなどなどのユーザに全く新しいレベルの性能を提供するだろうと指摘している。

「x86はHPCにおいて独占してきていますが、Powerアーキテクチャは常にHPCや他の分野で能力のあるアーキテクチャとして認められてきました。」とToalは指摘する。GoogleやTyanのように特にハイパースケール市場における要求に基づいてマザーボードを製造する会社の入会で、OpenPowerイニシアティブは勢いを増してきている。HPCとの結びつきに関しては、特に、ユーザがFPGAの統合化およびコプロセッサの両方のアプローチにおいて見出されるプログラム性と機能を実現し始めるにつれて、今後大きな関心があるだろうとToalは言う。

その日が来ると、どのFPGAベースのソリューションに選択するかの決定は単に価格性能によるものとなるだろう。最終結果については言及しない。彼が言うには、これまで行ってきたOpenPower CAPIの作業のもっと前に、パートナーのDellと行った画像サイズアプリケーションにおける彼のチームの作業では、統合化ハイブリッドコアFPGAソリューションを使って48倍の性能向上を行った。すべてのメッシュが一緒になってCAPIと結合された際には、未来のFPGAのボックスは特に大規模検索ベース・アプリケーションの分野で大きな存在となるだろう。