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金融高频交易场景中，主流的自营交易公司、对冲基金、经纪公司和交易所等都在利用强大的计算机系统和复杂算法在极短的时间内执行大量交易。这是一场超低时延的竞速赛，对于最高频交易来说，一纳秒差别可能就意味着百万美元的盈亏。正因如此，寻求创新方法来优化tick-to-trade延迟（从接收市场数据到执行交易订单所需的时间），是获得竞争优势的关键。
专为实现超低延迟性能而打造的FPGA加速卡
高频交易主要有三大特点：首先，交易执行要求低时延，几微秒之差可能就是盈利几百万美元和亏损之间的差别。第二，基础设施非常关键，要进行高频交易经常需要在交易所租用服务器，实现服务器共置来获得优势。很多高频交易公司都是在非常接近交易所的地方或是在交易所部署基础设施。此外，不论是基础设施，还是产品尺寸、机架上服务器的数量，对于高频交易来说也非常重要。第三，算法也能够给高频交易带来优势，通过不断演进的算法打造差异化优势，能够帮助交易商实现监管合规，这对效率也非常重要。
结合上述需求，AMD日前推出了Alveo UL3422金融科技加速卡，将超低延迟网络与自适应硬件相结合，能够推动交易策略以纳秒级速度加速执行。它主要有三大亮点：超低时延，满足对速度要求最严苛的交易执行；纤薄尺寸规格，可实现极具性价比的部署；易于开发，可实现快速交易。
亮点一：超低时延，纳秒级加速执行
AMD Alveo UL3422加速卡基于Virtex UltraScale+ VU2P FPGA，并采用全新的收发器架构。该FPGA结构能够在进行16位操作时达到644MHz的时钟速度，可高效传输市场数据。该器件还集成了固化的以太网MAC和PCS IP，可实现超低延迟数据传输和控制管理，并简化了ULL交易的时序收敛。该卡的FPGA和收发器架构配有两个网络端口，分别支持10Gb/s和25Gb/s数据传输速率，符合大多数市场交易所的运行标准。
值得一提的还有，Virtex UltraScale+ VU2P FPGA基于前几代进行了架构上的显著提升，采用的是GTF收发器，比之前的GTY提升了约7倍性能。由于实现了最大程度的硬化，从而将tick-to-trade时延降低了40%-49%，相当于13.9纳秒。对于金融交易来说，这是一个巨大的优势。
其中，GTF与GTY的主要区别在于，GTF收发器是专为Virtex UltraScale+ VU2P FPGA芯片设计的，专为超低时延市场量身定制；GTY收发器技术则被广泛应用于Virtex UltraScale+系列的所有纳米级别产品，包括16纳米产品中。
在Alveo UL3422加速卡的硬件架构中，FPGA架构和DSP块能够针对不断演进的交易策略进行灵活加速，嵌入式RAM用于对定价数据、交易记录等进行快速内存存取，DDR4用于存储订单簿信息、历史定价数据等，这种架构设计便于实现灵活的交易。
Alveo UL3422具体如何满足对速度要求最严苛的交易执行？AMD自适应和嵌入式计算事业部Alveo加速卡高级产品线经理Shyam Chander介绍，Alveo UL3422能够进行实时的数据送达和交易执行，算法支持交易前的风险检测，无论是经纪商还是交易商都有着风险管控的需求，通过这样的方式能够减少错误的发生，并且更好地满足合规要求。
亮点二：极具性价比的纤薄尺寸
作为专为加速交易打造的FPGA卡，Alveo UL3422采用纤薄 FHHL（全高半长）外形尺寸设计，在实际部署中，这样的尺寸规格极具性价比，可以降低进入门槛，实现广泛采用。
Shyam Chander介绍，Alveo UL3422是AMD Alveo超低时延加速卡产品组合的最新成员，与一年前推出的Alveo UL3524相比，它更具性价比，同时保持了UL3524的诸多优势。具体而言，它尺寸更小，和很多服务器都能兼容，特别是有些企业在寻求共置服务器的时候特别注重空间方面的需要，Alveo UL3422实现了性能与性价比之间的出色平衡。
Shyam Chander表示，基础设施策略对高频交易的盈利能力至关重要，涵盖全球前25、市值超过了100万亿美元的证券交易所，需要主机共置以确保最低时延，而这涉及资本支出与运营支出，包括机架空间、能源、网络、数据馈送等。由于共置服务器的数量空间非常有限的，对成本的要求非常高，所以需要相关的器件封装尺寸要尽可能小。此外还有功耗，所需调配网络的数量和服务器数量等，都是非常关键的因素。
亮点三：易于开发，实现快速交易
面向传统的FPGA开发者，Alveo UL3422也展现出了较高的灵活性，使得高频交易公司能够持续优化其交易策略，并适应交易、算法及监管要求的不断演进。
针对传统FPGA开发者，该硬件平台展现出极高的灵活性，使得高频交易公司能够持续优化其交易策略，并适应交易、算法及监管要求的不断演进。开发者可以利用熟悉的FPGA工具流程，通过AMD Vivado工具进行RTL设计，同时，针对时延基准测试的参考设计，可以评估和集成自定义算法。
此外，AMD拥有丰富的IP工具包和生态系统解决方案，能够实现快速部署，无论是直接使用IP还是通过合作伙伴如Exegy提供的预构建基础设施IP，都能达到超低时延，运行时堆栈和API的简化进一步加快了开发进程。该平台还支持工业标准的机器学习开发框架，以实现低时延，例如FINN编译器，它支持PyTorch开发、神经网络量化，并能生成RTL IP。
Alveo加速卡如何成为金融科技优选？
当前，金融领域许多交易商开始采用AI交易策略，这些策略与FPGA的灵活加速计算能力结合成为一种趋势。在金融科技领域，AI应用正逐渐从非核心部分转变为交易管线的关键组成部分。
Shyam Chander表示，FPGA在这一过程中的价值和优势主要体现在两个方面：首先，FPGA的可编程性使其能够适应各种算法需求，实现利润最大化和特定算法的无缝连接，这是ASIC或SSD无法实现的；其次，针对金融科技对超低时延的严格要求，FPGA加速卡通过其GTF收发器能够在20纳秒内完成数据传输，从而满足超低时延的需求。
并且，Alveo加速卡面向金融科技领域提供多样化的产品线，其中Alveo UL3524和Alveo UL3422专为超低时延需求而设计；Alveo V80等产品则更侧重于计算和内存密集型工作负载，对于时延的要求相对宽松。这也意味着，Alveo加速卡系列能够同时满足通用和专业化需求，对于FPGA和自适应SoC而言，市场应用空间广阔。
除了金融科技，最新推出的Alveo UL3422加速卡是否还有其他潜在应用领域？对此，Shyam Chander表示，确实存在其他的目标应用，尤其是和低时延相关的，例如科研和智驾汽车领域。科研领域中，许多数据馈送处理需要在交换机中完成，超低时延的芯片能力对于这些应用至关重要。
Shyam Chander 强调，AMD正在通过高性能和自适应计算技术，积极推动金融服务领域的数字化转型，这包括Ryzen（锐龙）、EPYC处理器以及FPGA技术等。高频交易方面，由于低时延是降低成本和获得利润的关键，AMD希望通过持续创新，满足更多应用需求。
