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台积客户赛灵思推20纳米抗辐射FPGA,首次将机器学习带上太空

台积电重要客户之一的FPGA大厂赛灵思(Xilinx)于21日宣布推出业界首款20纳米航天规格FPGA,为卫星和太空应用提供全面的抗辐射性、超高传输量与带宽性能。预计借由全新的20纳米抗辐射Kintex UltraScale XQRKU060 FPGA来提供了真正的无限在轨(on-orbit)可重组能力,达到数字信号处理性能提升达10倍以上性能,使之成为酬载应用的理想选择,同时在所有轨道上皆具有完全的抗辐射性。

赛灵思指出,XQRKU060也将高性能机器学习首次带上太空,它不仅支持TensorFlow和PyTorch等业界标准框架的多种机器学习开发工具,更通过完整的“处理与分析”解决方案,为太空中的即时机上处理提供神经网络推论加速。此外,XQRKU060具有可扩展精度和大型内置内存,能执行密集且节能的运算,并针对深度学习优化的INT8提供性能峰值每秒5.7万亿次运算,较上一代产品增加近25倍。

另外,依赖赛灵思在空间领域的优势及高度成功的65纳米航天规格组件,此次为太空应用而推出的20纳米组件使航天工业的制程向前推进了三个时代。它显著减小了组件尺寸、重量和能耗,并具有强大的抗辐射性。XQRKU060作为一款具有航天规格弹性的组件,可以帮助客户应对恶劣太空环境中各种短期和长期任务。

赛灵思强调,XQRKU060是业界唯一真正的无限在轨可重组解决方案,其在轨可重组能力结合即时机上处理与机器学习加速功能,使卫星可以即时更新、提供随选视频,并且在飞行中执行即时运算以处理复杂的算法。此机器学习的功能适用于科学分析、物体侦测和图像分类等各种问题。以云层探测为例,不论是在太空中或地面上,XQRKU060都能提高处理效率并减少决策延迟。随着各项协议和应用不断演进,XQRKU060的自行调适运算架构允许无限制的在轨重组,让客户在卫星发射前,甚至是已经部署于轨道后,都能进行最即时的产品更新。

另外,XQRKU060针对密集型节能运算进行优化,提供优异的DSP能力。它配备了2,760个UltraScale DSP slices,并能提供高达1.6 TeraMAC的信号处理运算能力,较上一代产品增加了10倍以上,显著提升浮点运算的效率。更高的空间中运算能力依赖32个高速收发器的超高I/O带宽,可以在高达12.5Gbps的速度下提供400Gbps的带宽调配。

而XQRKU060还具有坚固的40×40毫米陶瓷封装,能够承受发射过程中的振动和操作,以及恶劣轨道环境中的辐射效应。该架构采用创新的设计以减轻单粒子效应,进而满足业界对所有轨道的需求,包含近地轨道、中地球轨道、地球同步轨道和深太空任务。赛灵思预计自2020年9月开始的B级和Y级测试流程中,提供20纳米抗辐射Kintex UltraScale航天规格XQRKU060-1CNA1509 FPGA飞行组件,而机械样品和原型单元现已上市。

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