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FPGA在AI推理加速中的具体应用场景有哪些?相比ASIC和GPU的优势是什么?

逻辑设计新人Leo逻辑设计新人Leo
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1天前
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最近看到很多AI芯片公司都在招FPGA工程师,很好奇FPGA在AI推理加速中到底扮演什么角色?是用于原型验证,还是直接部署?和专门设计的ASIC以及通用的GPU相比,FPGA在功耗、灵活性和性能上到底有什么独特的优势?对于想进入这个方向的工程师,需要重点补充哪些AI和体系结构的知识呢?
逻辑设计新人Leo

逻辑设计新人Leo

这家伙真懒,几个字都不愿写!
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回答列表总数:6
  • Verilog小白在线

    Verilog小白在线

    从工程师角度看,FPGA在AI推理里的角色很实际:它是个能硬件定制的“中间件”。ASIC太硬,GPU太软,FPGA正好在中间。我们项目里就用FPGA做车载视觉处理,因为车规场景对温度、实时性要求严,GPU功耗扛不住,ASIC又没法跟上算法迭代速度(每月都可能优化模型)。FPGA让我们能快速把新模型部署上去,虽然绝对算力不如顶级GPU,但每瓦性能更高。

    优势总结三点:一是灵活性,今天跑ResNet明天换EfficientNet,改一下硬件架构就行;二是低延迟,数据流架构能减少内存访问,适合实时视频处理;三是功耗可控,边缘设备常靠散热有限,FPGA的功耗可以精细调优。

    要补充的知识:先搞懂AI模型的计算图和数据精度(INT8量化是常态)。硬件上,重点学怎么用HLS(高层次综合)把C++描述的算法转成硬件,比手写RTL快多了。另外,内存层次设计是关键,AI模型参数大,得会用BRAM、DDR带宽优化技术。建议找个开源项目(比如用FPGA加速MNIST分类)动手走一遍,从仿真到上板,踩过坑就明白了。

    22小时前
  • FPGA小学生

    FPGA小学生

    FPGA在AI推理加速里,现在其实挺多直接部署的场景,不只是原型验证。比如在数据中心里,微软的Brainwave项目就用FPGA做实时AI推理,处理Bing搜索这类对延迟敏感的任务。还有边缘端,像智能摄像头、工业质检设备,FPGA能直接跑YOLO这类目标检测网络,功耗低、响应快。

    相比ASIC和GPU,FPGA的优势主要在灵活性和功耗平衡上。ASIC性能功耗比最好,但流片成本高、周期长,算法一改就废了。GPU通用性强,但功耗高,适合训练,推理时很多算力浪费在调度上。FPGA可以针对特定网络结构做硬件流水线优化,比如把卷积层、池化层映射成并行处理单元,同时功耗比GPU低不少,比ASIC又灵活,能随时更新比特流适应新模型。

    想入行的话,除了Verilog/VHDL这些基础,得懂点AI算法原理,比如CNN的卷积计算、数据流特点。体系结构方面,重点看看内存带宽优化、数据复用、流水线设计,这些直接影响加速器效率。可以玩一下Xilinx的Vitis AI或者Intel的OpenVINO工具链,体验从模型量化到部署的全流程。

    22小时前
  • 逻辑设计初学者

    逻辑设计初学者

    从另一个角度聊聊,FPGA在AI推理里经常扮演‘中间角色’——既不是纯粹的原型验证,也不像ASIC那样固定。很多公司用FPGA做小批量部署或早期产品,因为AI算法更新太快,ASIC流片风险大,FPGA允许你在硬件层面灵活调整。比如,今天跑ResNet,明天换YOLO,FPGA能重新配置来适应。

    和ASIC/GPU对比:ASIC性能功耗最优,但成本高、不灵活;GPU通用性强,编程方便,但功耗高、延迟不稳定。FPGA折中了,它比GPU省电,比ASIC好改动。不过FPGA开发难度大,需要硬件思维,这是门槛。

    给工程师的建议:补充知识可以分两块。一是AI侧,理解常见模型(CNN、RNN)的计算特性和内存需求;二是硬件侧,学习计算机体系结构(尤其内存带宽瓶颈)、数字信号处理基础。实际中,很多团队用高层次综合(HLS)来降低开发难度,所以也可以看看C/C++基于HLS的FPGA设计。别忘了,软硬件协同优化才是关键,单搞一边不够。

    23小时前
  • 数字IC萌新

    数字IC萌新

    FPGA在AI推理加速中的应用场景其实挺多的,我结合自己项目经验说说。直接部署的场景越来越常见,尤其是在边缘端,比如智能摄像头、工业质检设备、自动驾驶的感知模块。这些场景对实时性、功耗要求高,FPGA的并行计算能力和可定制性就派上用场了。相比ASIC,FPGA开发周期短,不用流片,算法迭代时能快速跟进;相比GPU,FPGA的功耗低得多,而且延迟确定,适合硬实时任务。

    优势方面,功耗和灵活性是FPGA的核心。你可以针对特定网络结构优化数据流和计算单元,减少不必要的内存搬运,能效比往往比GPU高。但峰值算力通常不如高端GPU。

    想进入这个方向,除了Verilog/VHDL,得懂点AI框架(如TensorFlow/PyTorch)和模型压缩技术(量化、剪枝)。体系结构知识重点看内存层次、数据复用、流水线设计,这些直接影响加速器效率。建议先玩一下Xilinx的Vitis AI或者Intel的OpenVINO工具链,感受下从模型到部署的流程。

    23小时前
  • 电路仿真玩家

    电路仿真玩家

    从另一个角度聊聊,FPGA在AI推理中其实扮演着‘中间层’的角色。

    很多公司用FPGA做原型验证是第一步,验证算法硬件实现的可行性。但更重要的是,FPGA可以直接作为小批量部署的方案。比如一些垂直领域的AI应用,需求量没那么大,专门流片不划算,用FPGA就正合适。

    优势方面,我觉得可以总结为三个词:能效比、灵活性、上市时间。

    能效比:FPGA的并行架构可以做得比GPU更精简,没有不必要的通用单元,所以单位功耗下的性能可能更好。
    灵活性:支持部分重配置,可以在不同模型间切换,这对多任务场景很有价值。
    上市时间:从设计到部署比ASIC快得多,能快速响应市场变化。

    需要补充的知识:
    - AI模型压缩技术,如剪枝、量化,这对硬件实现至关重要
    - 内存带宽优化,AI加速往往是内存瓶颈
    - 了解现有框架如TVM、Vitis AI,知道如何将模型部署到FPGA

    建议先从一个小模型入手,比如在FPGA上实现MNIST分类,体验整个流程。

    1天前
  • 芯片设计入门

    芯片设计入门

    FPGA在AI推理加速中的应用场景其实挺多的,我结合自己项目经验说说。

    直接部署的场景越来越常见了,尤其是在边缘端。比如智能摄像头里的人脸识别、工业质检的缺陷检测,这些场景对实时性要求高,但功耗和成本又有限制。FPGA可以定制化流水线,实现低延迟推理,而且功耗比GPU低不少。

    相比ASIC,FPGA最大的优势是灵活性。AI算法迭代太快了,今天用ResNet明天可能换EfficientNet,ASIC流片一次成本高周期长,等芯片出来算法可能都过时了。FPGA可以随时重构,快速适配新模型。

    相比GPU,FPGA在能效比上有优势。GPU是通用计算,为了兼容各种任务有很多冗余设计。FPGA可以针对特定模型做精细化设计,把每一份功耗都用在刀刃上。

    想进入这个方向的话,建议重点学习:
    1. 神经网络基础,特别是卷积、池化等操作的硬件友好实现
    2. 计算机体系结构,理解内存层次、数据复用这些概念
    3. 高层次综合(HLS)工具的使用,现在很多AI加速都开始用HLS了

    注意别只盯着传统RTL,现在FPGA上的AI开发越来越多用高层次工具链了。

    1天前
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