中端FPGA成為主戰(zhàn)場(chǎng)，Altera獨(dú)立后的市場(chǎng)格局

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）隨著前幾年Xilinx被AMD收購(gòu)，近期Altera從英特爾獨(dú)立出來(lái)，不少人都在關(guān)注FPGA市場(chǎng)會(huì)迎來(lái)怎樣的變局。在這個(gè)AI ASIC爆火的時(shí)代，可編程的FPGA如何找到新的增長(zhǎng)點(diǎn)，都是廠商和用戶迫切想要知道的答案。

對(duì)于Altera、AMD和Lattice這三大FPGA廠商而言，最近他們似乎都將重心放在了中端FPGA產(chǎn)品上，即邏輯單元數(shù)在100K到500K區(qū)間的FPGA。這類(lèi)主要用于邊緣端的FPGA產(chǎn)品，拉開(kāi)了新一輪競(jìng)爭(zhēng)的帷幕。

Altera：回歸獨(dú)立，英特爾依然是靠山

早在去年，英特爾就公布了其FPGA業(yè)務(wù)線將獨(dú)立出來(lái)的消息，也就在近日該公司正式宣布重新用回Altera這一大家耳熟能詳?shù)拿?，并由Sandra Rivera擔(dān)任負(fù)責(zé)人。在2021年P(guān)at Gelsinger回歸英特爾擔(dān)任CEO后不久，Rivera就當(dāng)上了DCAI部門(mén)的負(fù)責(zé)人，不過(guò)其當(dāng)時(shí)的主要注意力還是放在扭轉(zhuǎn)至強(qiáng)處理器的困境上，如今英特爾Xeon部門(mén)的研發(fā)、生產(chǎn)都已經(jīng)重回正軌，掌管Altera的Rivera決定對(duì)Altera的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行改變。

在收購(gòu)Altera后，英特爾所犯的錯(cuò)誤在于犧牲了中低端產(chǎn)品，優(yōu)先考慮高端FPGA，而高端FPGA市場(chǎng)又在被GPU和其他高端ASIC產(chǎn)品蠶食，致使Altera的市場(chǎng)份額有所下滑。這點(diǎn)從最新的Agilex系列也可以看出，去年英特爾首先發(fā)布的是Agilex 7和Agilex 9這兩個(gè)高端FPGA系列，而中端的Agilex 5預(yù)計(jì)今年4月份才會(huì)推出。

即便如此，相較其他FPGA廠商而言，Altera有著另一個(gè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，那就是背靠英特爾的先進(jìn)制造工藝。以Agilex 5系列FPGA為例，作為中端FPGA產(chǎn)品，其依然采用了Intel 7這一先進(jìn)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的工藝。Altera表示，在同功耗的情況下，Agilex 5系列FPGA可以提供16nm工藝競(jìng)品FPGA 1.6倍的性能。相比過(guò)去的Cyclone V系列FPGA，功耗低上50%的同時(shí)，I/O性能提升了2.5倍。

獨(dú)立出來(lái)的Altera也已經(jīng)開(kāi)始布局下一輪FPGA的產(chǎn)品迭代了，從其路線圖來(lái)看，低中高端產(chǎn)品都已經(jīng)有了下一代規(guī)劃，不過(guò)目前尚未公布名稱或代號(hào)。不過(guò)從Altera對(duì)于AI的執(zhí)著來(lái)看，很可能會(huì)在用上更先進(jìn)工藝的同時(shí)，進(jìn)一步提高AI算力。

AMD：大力發(fā)展中端FPGA產(chǎn)品，生命周期拉長(zhǎng)至2040年

在收購(gòu)Xilinx之后，AMD依然在大力發(fā)展FPGA業(yè)務(wù)，進(jìn)一步鞏固其市場(chǎng)份額第一的位置，接連推出了高性能的FPGA產(chǎn)品，并借助其創(chuàng)新架構(gòu)，融入其他產(chǎn)品線的設(shè)計(jì)中去。即便如此，這些IT基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商也開(kāi)始發(fā)現(xiàn)，除了云端，來(lái)自邊緣端的競(jìng)爭(zhēng)同樣異常激烈，于是AMD也在近期推出了面向邊緣端的中端FPGA產(chǎn)品Spartan UltraScale+。

作為Spartan系列的第六代產(chǎn)品，Spartan UltraScale+主打的是強(qiáng)I/O性能，低功耗以及先進(jìn)的安全特性。對(duì)于小型移動(dòng)的邊緣IoT設(shè)備而言，往往功耗上的要求比較高，但在萬(wàn)物互聯(lián)的前提下，也對(duì)I/O性能提出了較高的要求。比如在工業(yè)機(jī)械臂中，無(wú)論是各種不同的傳感器，還是自動(dòng)收集數(shù)據(jù)的攝像頭等，邊緣設(shè)備的I/O性能要求已經(jīng)今非昔比。

Spartan UltraScale+采用了16nm FinFET工藝打造，從而降低了30%的功耗，結(jié)合硬化的DDR和PCIe控制器IP，進(jìn)一步提高了能效。AMD稱Spartan UltraScale+具有28nm以下最高的I/O和邏輯單元比，甚至達(dá)到了Spartan 7系列FPGA的3.5倍，所以保證了低成本的同時(shí)，又具備足夠的I/O性能用在I/O操作頻繁的應(yīng)用中。

對(duì)于FPGA這種靈活編程又可靠性高的產(chǎn)品而言，常被用于工業(yè)、醫(yī)療、航天航空以及軍事領(lǐng)域，為此產(chǎn)品生命周期也成了重要的考慮因素之一，畢竟這類(lèi)產(chǎn)品服役年限較久，如果中間出現(xiàn)廠商終止產(chǎn)品支持的情況，很可能就意味埋下了嚴(yán)重事故的隱患。

Xilinx向來(lái)有著冗長(zhǎng)FPGA產(chǎn)品生命周期支持的優(yōu)良傳統(tǒng)，甚至?xí)谝延械臉?biāo)準(zhǔn)生命周期上延長(zhǎng)。而此次發(fā)布的Spartan UltraScale+，AMD也承諾其產(chǎn)品生命周期會(huì)延長(zhǎng)至2040年之后，這樣一來(lái)客戶也可以放心地將其FPGA產(chǎn)品視為可靠的長(zhǎng)期投資。

這也是AMD為Spartan UltraScale+引入量子級(jí)加密的原因，盡管FPGA具備可編程的特性，但在安全上還是存在被未來(lái)攻擊手段硬件突破的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是量子攻擊。隨著越來(lái)越多的隱私數(shù)據(jù)在邊緣收集和處理，對(duì)于邊緣端的安全要求，尤其是硬件安全特性，有時(shí)甚至要高過(guò)云端。

Lattice：多樣化產(chǎn)品選擇深耕中端FPGA市場(chǎng)

Lattice早在前年就發(fā)布了全新的中端FPGA系列，Avant，這也是Lattice在多年耕耘低端市場(chǎng)后，想要打入中端FPGA市場(chǎng)，與巨頭同級(jí)競(jìng)爭(zhēng)邁出的重要一步。一改過(guò)去Nexus所用的三星28nm FD-SOI工藝，Avant換成了基于臺(tái)積電16nm的FinFET工藝打造，從給到的性能數(shù)據(jù)來(lái)看，是要超過(guò)Altera Arria V和Xilinx Kintex-7這兩個(gè)上代中端FPGA系列的，不過(guò)隨著兩大廠商紛紛發(fā)布了新品，Avant系列的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手已經(jīng)發(fā)生了改變。

去年底的開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，Lattice又宣布在Avant上擴(kuò)展出了兩個(gè)新的系列，Avant-G和Avant-X。其中Avant-G是通用中端FPGA系列，Avant-X則是專用于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的中端FPGA系列，兩者同樣采用了臺(tái)積電16nm FinFET工藝打造。

區(qū)別在于Avant-G主打一系列通用系統(tǒng)接口，可以支持汽車(chē)、工業(yè)和通信等廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)擴(kuò)展。而Avant-X系列，則主打高帶寬，最多28的SERDES通道可以提供25Gbps的帶寬，且支持一個(gè)PCIe 4.0x8接口。

從Lattice發(fā)布的產(chǎn)品陣容來(lái)看，他們計(jì)劃用多樣化的產(chǎn)品選擇來(lái)深耕中端FPGA市場(chǎng)。結(jié)合Lattice在sensAI解決方案上的發(fā)力，其中端FPGA產(chǎn)品在邊緣AI市場(chǎng)已經(jīng)成了實(shí)力強(qiáng)勁的競(jìng)品。

寫(xiě)在最后

中端FPGA為了節(jié)省成本往往不會(huì)使用最先進(jìn)的制造工藝，卻又不能完全忽略性能，尤其是現(xiàn)在對(duì)邊緣端的AI計(jì)算性能有了新的要求，對(duì)FPGA廠商的設(shè)計(jì)提出了更多要求。何況除了以上提到的這三家FPGA廠商之外，Microchip的PolarFire 2可能也會(huì)很快加入這一戰(zhàn)場(chǎng)，屆時(shí)中端FPGA市場(chǎng)勢(shì)必會(huì)迎來(lái)激烈的戰(zhàn)況。

與此同時(shí)，設(shè)計(jì)軟件和開(kāi)發(fā)工具也是FPGA廠商不可小覷的一環(huán)，這些與FPGA硬件強(qiáng)綁定的軟件，很大程度決定了開(kāi)發(fā)者的“忠誠(chéng)度”。因?yàn)榧幢闶怯布阅苷純?yōu)，重新接觸另一家供應(yīng)商的設(shè)計(jì)工具的學(xué)習(xí)成本都太高了，畢竟不少開(kāi)發(fā)者在同一生態(tài)下已經(jīng)有了十?dāng)?shù)年的經(jīng)驗(yàn)。