你可曾了解，在高頻交易市場中，僅僅納秒級別的時間差距就能決定幾百萬美元的盈虧？在金融市場中，高頻交易（HFT）已經成為一場「超低時延的『競速賽』」。它依賴複雜的算法和尖端的硬體設備，以極快的速度完成tick（市場價格的最小變動單位）交易的全過程，捕捉市場中的微小价差，從而獲取巨大的利潤。
高頻交易在全球資本市場中扮演著重要角色。它提升了市場的流動性，並加快了價格發現的效率。Deloitte 2023年金融科技報告顯示，高頻交易在美國股市交易量中占比超過50%，並且這一趨勢在全球範圍內不斷擴展。然而，超低延遲、龐大的數據處理量，以及複雜的監管環境，都給高頻交易帶來了巨大的挑戰。
高頻交易的核心在於速度，這種交易模式具有三類特點。
其一是對低時延的極致追求，幾微秒的差距就可能決定盈利與虧損之間的巨大差別。
其二是高頻交易對基礎設施要求極高，很多公司選擇在交易所附近部署伺服器，甚至直接租用交易所的設施，以確保獲得最優的時延。
其三，先進的算法和自適應計算為高頻交易帶來了明顯的競爭優勢，不僅提升了交易效率，還在合規性上助一臂之力。
「一直以來，AMD持續通過高性能和自適應計算技術助力整個金融行業的數字化轉型，為銀行、支付、保險和資本市場等帶來顯著的效率提升和創新支持。」AMD 自適應和嵌入式計算事業部（ AECG ）Alveo加速卡高級產品線經理 Shyam Chander介紹說，這一次，為了應對高頻交易面臨的諸多挑戰，AMD推出了AMD Alveo™ UL3422 金融科技加速卡。
AMD 自適應和嵌入式計算事業部（ AECG ）Alveo加速卡高級產品線經理 Shyam Chander
超低時延、快速傳輸、高性價比
在高頻交易（HFT）中，對速度的追求無疑是最嚴苛的技術需求之一。這種嚴苛性體現在每一納秒的交易競爭中，而交易成功與否可能直接決定企業的盈利與虧損。AMD Alveo™ UL3422通過專屬打造的 FPGA 提供前所未有的超低時延表現，以適配高頻交易的應用場景。
AMD Alveo™ UL3422 作為專為高頻交易(HFT)領域設計的FPGA架構加速卡，其超低延遲和硬體自適應能力使交易加速更加高效可靠。通過靈活的可編程特性，AMD Alveo™ UL3422 可以幫助交易商快速調整算法，以應對市場的劇烈波動和瞬息萬變的環境。這種實時調整能力在金融市場的「閃電崩盤」或其他極端事件中至關重要，能夠有效減少損失並捕捉短期的交易機會。
AMD Alveo™ UL3422的核心優勢在於其超低時延的交易執行能力，特別是針對「tick-to-trade」的需求。其AMD Virtex" UltraScale " VU2P FPGA晶片具備專門構建的超低時延GTF 收發器，能確保交易反應速度達到納秒級，這對於高頻交易至關重要。在實際應用中，交易商通常通過將交易伺服器共置在交易所主機附近，進一步降低了數據往返的延遲，從而在市場價格變化的第一時間做出反應，最大限度地捕捉市場機會。
此外，AMD Alveo™ UL3422的硬體設計在空間利用方面也非常出色。全高、半長（FHHL）的緊湊設計，使得那些受限於機房空間的金融機構可以更靈活地進行共置部署，從而提升整體計算能力和系統部署的效率。單片架構的設計降低了多插槽、多模塊之間的複雜性，使得系統部署和維護更加便捷，這對於需要迅速響應市場變化的企業尤為重要。
在數據傳輸與處理方面，AMD Alveo™ UL3422配備了板載內存和高帶寬網路埠，確保每個數據包都能被快速、準確地處理。特別是在高頻交易和風控管理中，這種高效的數據處理能力至關重要。利用FPGA的擴展操作進一步提升了在多卡片部署時的靈活性，幫助交易商在高負載下實現複雜算法的高效運作，確保交易前的風險評估和數據分析能夠快速完成，從而減少交易失誤，符合合規性要求。
「六邊形戰士」產品組合 滿足超低時延到標準化的多樣需求
AMD的算法交易產品組合可以有效滿足金融機構從超低時延到標準化低時延的各種需求，Shyam Chander以三類場景為例，分別展示了速度的重要性以及算法簡潔性的變化。
時延低於20納秒的超低時延場景，對速度的要求最為嚴苛，主要採用FPGA來實現。其主要目標就是追求速度極致，因此所使用的數據量較低，算法也相對簡單、簡潔明了。這一類的算法主要應用於做市商交易以及套利交易，注重高度簡化的算法結構。
在時延相對較高，但仍屬於低時延範疇（通常低於100納秒）的場景下，適用於低時延FPGA交易。這其中包括了FPGA和自適應的SoC的應用。這類交易在時間要求上可以適度放寬，同時算法的複雜程度相對有所增加，涉及的數據量也更大，通常會對歷史模型進行更加深入的分析。
而對於傳統的CPU交易方式，其時延低於1000納秒，在這種場景中，數據主要通過CPU主機來進行處理和計算，數據傳輸則依靠網路接口控制器（NIC）來實現。這種交易方式儘管在速度上不如前兩類，但更適合對複雜數據的處理和計算。
Shyam Chander表示，在所有用例中，速度都是極為關鍵的因素。
而為了滿足金融機構從超低時延到標準化低時延的各種需求，AMD推出了一系列專為高頻交易設計的產品。Shyam Chander透露，AMD Alveo™ UL3422和AMD Alveo™ UL3524是專為追求極致速度的超低時延場景而設計的，適合做市商和套利等簡單快速的用例，其時延低於20納秒。而AMD Alveo™ V80提供了低於100納秒的FPGA交易解決方案，適用於更複雜的算法分析與數據處理。AMD Alveo™ X3522以及AMD的EPYC和銳龍CPU則支持低於1000納秒的低時延CPU交易，適合需要高計算資源的複雜交易場景。
「通過這些產品，AMD幫助金融機構在不同複雜度和需求下找到最適合的交易加速方案，保持市場中的競爭力。」Shyam Chander如是說。
而值得注意的是，在超低時延場景下的產品組合中，AMD Alveo™ UL3422 僅有 AMD Alveo™ UL3524 加速卡一半的尺寸，卻提供了同等性能，後者保持著當前 STAC-T0 基準測試 tick-to-trade 性能世界紀錄。
同時，面對共置伺服器的機架空間有限的挑戰，AMD Alveo™ UL3422的纖薄設計和優化功能集使其非常適合1U伺服器的部署，更是靈活適用於2U和4U伺服器的配置，以進一步提升加速卡的部署密度並降低共置費用。
此外，AMD Alveo™ UL3422還支持使用FINN編譯器進行PyTorch開發和神經網路量化，為交易公司在低時延條件下執行傳統算法的同時，也能利用機器學習技術實現策略優化。其高度集成的計算與存儲能力，加之FPGA和DSP塊的結合，使得交易算法的硬體加速成為可能，確保高頻交易中所有步驟的高效進行。
開發無阻 部署無憂
在高頻交易領域，快速疊代和靈活適應性也至關重要。相比傳統的FPGA開發，AMD的金融加速卡產品具備極高的靈活性，使得高頻交易公司可以不斷優化其交易策略，同時適應交易、算法和監管環境的持續演進。Shyam Chander表示，開發者可以藉助AMD的Vivado™ 設計套件進行RTL設計，並通過專門的時延基準測試參考設計來評估性能和集成自定義算法，確保系統的最佳表現。
此外，AMD提供了豐富的IP工具包及生態系統解決方案，顯著加速了部署過程。無論是通過內置IP還是與合作夥伴（如Exegy）提供的解決方案，這些工具都能幫助實現超低時延。「我們提供的運行時堆棧和API也進一步簡化了開發者的工作流程，幫助他們快速響應市場需求。」Shyam Chander如是說。
Shyam Chander進一步補充道：「AMD的系統解決方案也適用於工業標準框架，其中，FPGA可以利用機器學習開發框架實現低時延處理。例如，使用FINN編譯器可以支持PyTorch開發和神經網路量化，最終通過FINN進行編譯並生成RTL IP。
「目前相關參考設計、工具與生態系統的IP都已經推出。同時，AMD Alveo™ UL3422D也已經在量產當中。」Shyam Chander說。
(注 本文圖片來源AMD)
