日本政府为重振日本
半导体产业,积极推动各种先进
半导体研发计划,其中一个类别就是
FPGA(Field Programmable Gate
Array),希望配合
人工智能(
AI)、
物联网(IoT)、与大数据(Bigdata)等新技术,提供更高且更具弹性的机器人等技术应用,并尽快超越目
前仍处领先地位的
GPU,创造新商机。
目前日本东北大学(Tohoku
University)的羽生贵弘教授,正在研发耗电仅需现行
FPGA约20%的产品,以磁力控制电路变化,可以让电力只用在运算回路上,不需通过其他电
路,不仅运算时可以大幅节省耗电,待机时耗电更不到现有产品的10%,可望减低应用装置的耗电。
而NEC方面开发的省电
FPGA,则改用电阻低得多的铜为材料,不仅可以节省待机耗电,运算时更有望将耗电量降低为现行产品的10分之1,回路所占面积大小也只有现在的4分之1。
而且NEC已经把铜材料
FPGA装上
测试用机器人的关节,用以控制关节马达,确定即时控制机器人姿态时确有效用;接下来则是要让这些
FPGA与
人工智能组合在同一台机器人上,让机器人移动时能借由各种姿态
测量资料,进行自动学习并修改回路,创造运动性能更高的机器人。
FPGA
与现在常见的固定电路
半导体不同,其内部逻辑电路可在一定程度内依照需要进行修改,比起全部由软体执行运算的一般
半导体,更适合即时运算与电路修改,虽然
一般来说耗电较大,且在进行固定类型运算时,速度不容易比特制的固定电路产品快,但可即时修正电路则是很大的优点。
目前
FPGA多半用在手机的基地台等产品中,但须进行高速处理的数据中心,也逐渐强调
FPGA的应用,而在
物联网将逐渐普及的现在,强调即时处理的机器人或
汽车领域,可望大规模采用
FPGA。
因
此现在强化
FPGA相关技术的厂商,不只是日厂,美国微软(Microsoft)公司的网路搜寻引擎,便在硬体部分采用
FPGA,以利加速即时搜寻的处理
速度;日本富士通(Fujitsu)旗下研究所也在
测试安装
FPGA的伺服器系统,据此开发高速影像检索技术,预定在2016年内上市;
英特尔
(Intel)目前也对这领域有兴趣。
不过在眼前,影像处理的
GPU在即时运算方面,仍胜过
FPGA一筹,因此美国显示器大厂nVidia在2016年4月就发表新产品,适于
人工智能深度学习(Deep Learning)高速即时运算的
GPU,与
FPGA争夺市场,鹿死谁手还要看后续发展。