經(jīng)歷收購后，F(xiàn)PGA廠商的產(chǎn)品競爭力有何波動？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）隨著英特爾宣布分拆其FPGA業(yè)務(wù)PSG，大家再度把目光放在了這個一度火熱的市場。FPGA作為半定制化的電路，可以說是介于可編程器件與ASIC之間的產(chǎn)物，但由于成本、設(shè)計難度等種種歷史遺留原因，這些年在小型化趨勢下，熱度被集成度更高的ASIC反超。但這并不代表FPGA市場發(fā)生了萎縮，恰恰相反，F(xiàn)PGA找到了新的增長點。

根據(jù)Research and Markets的統(tǒng)計，2023年FPGA市場總值高達(dá)97億美元，預(yù)計將在2028年超過190億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到14.6%。從這些年的行業(yè)熱點也能看出，除了過去主流的一些邊緣計算外，HPC和數(shù)據(jù)中心成了推動FPGA增長的新動力。為此，我們不妨來分析一下市面上主流FPGA廠商在經(jīng)歷收購后最新的產(chǎn)品競爭力，看看當(dāng)下FPGA市場的創(chuàng)新方向以及未來趨勢。

Altera（Intel）

在被收購改為PSG業(yè)務(wù)后，英特爾的FPGA業(yè)務(wù)就隸屬DCAI（數(shù)據(jù)中心與AI）部門了，從英特爾的產(chǎn)品中心也可以看出，他們的主要精力放在了數(shù)據(jù)中心的高端產(chǎn)品上，而不是過去傳統(tǒng)的FPGA垂直應(yīng)用上。

在最新的Agilex系列中，已經(jīng)面世的只有50k邏輯門以上的Agilex 5、Agilex 7和Agilex 9，其中Agilex 9是為Direct RF高速應(yīng)用打造的，結(jié)合了英特爾最先進(jìn)的AIB和EMIB制造技術(shù)。而面向低功耗、高性價比和小尺寸的Agilex 3系列，目前仍處于即將發(fā)布的階段。

Agilex FPGA / 英特爾

除了獨立的Agilex FPGA產(chǎn)品外，Agilex的SoC FPGA還集成了硬核處理器，不過其中Agilex 7和Agilex 9與上一代STRATIX 10一樣，集成的都是四核A53處理器。這種與Arm銀河處理器結(jié)合的方式也讓FPGA在應(yīng)對靈活控制和復(fù)雜通信上更具有優(yōu)勢。

在制造工藝上，Altera也算是因為時運不濟(jì)的原因吃了個虧。從Altera的產(chǎn)品歷史來看，其主要代工廠商都是臺積電，2013年也宣布將基于臺積電發(fā)布在即的20nm工藝制造新的FPGA產(chǎn)品，但與此同時Altera又與英特爾簽署了協(xié)議，借助其14nm tri-gate晶體管工藝來打造下一代產(chǎn)品，可這一產(chǎn)品（STRATIX 10）在英特爾收購Altera近一年之后的2016年才推出。

而隨后的Agilex系列依然堅持使用下一代英特爾工藝，全新的10nm工藝必然會給FPGA邏輯門密度帶來新的提升，但我們也都知道英特爾的10nm工藝最后發(fā)生了什么。由于工藝難產(chǎn)等原因，英特爾直到去年才公布全新的Agilex系列，采用從10nm改名為Intel 7的工藝打造。所以英特爾的收購可以說是拖了Altera的后腿，使其產(chǎn)品競爭力滯后于Xilinx。

在英特爾FPGA業(yè)務(wù)獨立出來后，我們?nèi)圆恢肋@個新公司的名字會不會還叫Altera?？梢钥隙ǖ氖?，它雖然仍將與發(fā)展IDM 2.0的英特爾保持深度合作，但也都多了更多的可能性，比如在英特爾制造工藝尚未趕超之前轉(zhuǎn)投TSMC制造等，這或許會為Agilex或下一代產(chǎn)品帶來更好的性能表現(xiàn)。

Xilinx（AMD）

和Altera的命運類似，Xilinx作為曾經(jīng)的FPGA巨頭被大廠AMD收購，只不過在AMD的領(lǐng)導(dǎo)下，Xilinx的技術(shù)已經(jīng)慢慢融入了AMD產(chǎn)品線中，也找到了新的機(jī)遇。首先并入AMD的Xilinx在臺積電工藝的支持下，依然在推出世界一流的FPGA。

比如基于28nm工藝的經(jīng)典7系列FPGA仍在出貨中，AMD表示其生命周期將延續(xù)到至少2035年。畢竟Spartan 7等產(chǎn)品已經(jīng)用于不少工業(yè)、汽車與消費級的關(guān)鍵應(yīng)用中，需要提供長時間的產(chǎn)品支持。

而基于14/16nm工藝并結(jié)合了全新的UltraRAM和SmartConnect技術(shù)的UltraScale+系列，則依然是其王牌產(chǎn)品。在用上了HBM和第三代3D IC堆疊技術(shù)后，UltraScale+平臺除了可以用于常見的ASIC、SoC仿真、原型設(shè)計與測試測量外，AMD也基于其打造了應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域的加速卡，比如超低時延的金融科技加速卡、OTT轉(zhuǎn)碼和視頻處理加速卡等等。

但Xilinx為AMD帶來最大的價值之一，莫過于從FPGA上建立，如今已經(jīng)融入AMD XDNA AI引擎的自適應(yīng)計算技術(shù)。如今在AMD的核心陣容中，除了針對游戲優(yōu)化的RDNA和針對算力優(yōu)化的CDNA，以及針對通用計算的Zen之外，也加入了針對AI優(yōu)化的XDNA。從AMD的產(chǎn)品陣容來看，這幾大核心將為其CPU等異構(gòu)計算平臺帶來新的變化。而AI引擎的加入，也讓基于7nm工藝集成了FPGA可編程fabric、軟件可編程處理器的Versal ACAP，擁有超過通用CPU和通用GPU的性能。

至于AI軟件陣容上，除了通用的CPU軟件棧外，AMD既有針對Instinct GPU和Radeon GPU的ROCm平臺，也有針對Versal與Zynq自適應(yīng)SoC的Vitis AI平臺。而AMD為三者打造一個統(tǒng)一的AI軟件棧，借助統(tǒng)一的AI開發(fā)工具、編譯器和庫API來打通旗下各大硬件的AI軟件生態(tài)。這樣一來，也解決了FPGA在編程設(shè)計難度上的問題，更多的AI開發(fā)者可以利用自己熟悉的框架和語言直接發(fā)揮其硬件效能。

由此可以看出，在收購整合的道路上，AMD顯然做得要比英特爾要成功一些，AMD真正地發(fā)揮出了自適應(yīng)計算的優(yōu)勢，利用Xilinx的技術(shù)為其通用計算平臺和FPGA都引入了新的AI特性和計算能力。

Microsemi（Microchip）

相較于英特爾和AMD兩家追逐數(shù)據(jù)中心與AI市場的FPGA機(jī)遇，余下的FPGA廠商也在積極擴(kuò)張F(tuán)PGA的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。以Microchip為例，其主要面向的是中低端FPGA市場，其中端產(chǎn)品PolarFire FPGA就在智能嵌入式視覺、工業(yè)控制與通信和邊緣通信廣泛應(yīng)用。除此之外，其RT（耐輻射）系列FPGA已經(jīng)被廣泛用于各種航天航空應(yīng)用中，比如其中的RT PolarFire FPGA基于SONOS閃存技術(shù)開發(fā)，足以針對最惡劣的輻射環(huán)境。

在SoC FPGA的設(shè)計上，Microchip選擇了一條與其他廠商不同的路線，除了低密度低功耗的SmartFusion SoC FPGA系列采用了ARM Cortex-M3核心作為硬核外，其主要產(chǎn)品PolarFire SoC FPGA基于28nm工藝，采用了多核RISC-V CPU作為硬核處理器，基于SiFive的RISC-V IP打造了一個5核64位RISC-V處理器，包括一個監(jiān)控核心和4個應(yīng)用核心。也正因如此，PolarFire系列SoC FPGA實現(xiàn)了極佳的熱效率和能效，在1.5W功耗下就能實現(xiàn)6500 CoreMark，甚至超過基于16nm工藝的競品FPGA。

收購了Microsemi的Microchip在相當(dāng)早期的階段就開始接觸RISC-V了，也是RISC-V國際基金會的創(chuàng)始成員之一。Microchip圍繞RISC-V打造了名為Mi-V的生態(tài)系統(tǒng)，除了PolarFire SoC FPGA外，還包含一個32位的Mi-V軟核CPU。而在設(shè)計工具、RTOS和IP生態(tài)上，Microchip也已經(jīng)與62家公司達(dá)成合作，覆蓋了大部分的開源和商用開發(fā)商。

PolarFire 2 / Microchip

今年年初，Microchip透露了下一代PolarFire 2 FPGA的少量情報。雖然Microchip并未公開具體的制造工藝信息，但他們表示PolarFire 2的能效比將是PolarFire 1代的兩倍，而早在一代的宣傳材料中，就聲稱其能效比是競品Kintex-7和Cyclone V的兩倍了。除此之外，PolarFire 2的Fabric性能也達(dá)到1代的兩倍，在新的高性能RISC-V內(nèi)核的支持下，其CoreMarks達(dá)到1代的3倍，TOP/s算力達(dá)到15倍。

很明顯Microchip通過對RISC-V的應(yīng)用，以及自身在軍事和空間應(yīng)用上的積累，也在中端FPGA市場上拿到了可觀的份額，未來PolarFire 2也將成為該市場不可小覷的產(chǎn)品。

寫在最后

從以上三家FPGA大廠被收購后的表現(xiàn)可以看出，收購一方都試圖將FPGA業(yè)務(wù)無縫整合進(jìn)來，有的是開辟了新的產(chǎn)品線，有的選擇了技術(shù)整合。不過哪怕是英特爾，即便在工藝上受挫，但其產(chǎn)品競爭力仍有了實質(zhì)進(jìn)步。未來FPGA市場在AI浪潮的席卷之下，還會出現(xiàn)更多的市場波動，屆時可能會有更多的收購并購案誕生，是否能把握這個機(jī)會增強自身產(chǎn)品競爭力，就取決于各公司自己的規(guī)劃了。