那些年的通用FPGA厂商去哪了?

2015-09-11 16:23:13来源: EEWORLD作者: 陈颖莹
FPGA已完成历史使命?
 
    当你看到磁带/CD Walkman、MP3,是否在感叹,当年那么时尚的科技产品已经被智能手机取代。当你看到软盘,是否在感叹,当年觉得很实用的存储利器早已经被云存储等各种存储方式取代。当你看到CPLD,是否也在感叹,当年给我们带来刺激的可编程逻辑,已经被FPGA一统天下。
 
    历史车轮滚滚而来,碾压过那些年我们珍视的技术和产品,然后继续前行,留给人们的只有回忆,现在轮到了FPGA。虽然没有像蒸汽机车发明之初备受嘲笑被讥讽为“怪物”,但是FPGA在诞生之初受到怀疑是毫无疑问的。当时,晶体管逻辑门资源极为珍贵,每个人都希望用到的晶体管越少越好。FPGA对半导体产业最大的贡献莫过于创立了无生产线(Fabless)模式。如今采用这种模式司空见惯,但是在20多年前,制造厂被认为是半导体芯片企业必须认真考虑的主要竞争优势。
 
    2015年对于FPGA是个不平凡的一年,Intel以167亿美元现金收购Altera,Lattice以约6亿美元收购了Silicon Image。种种迹象表面,Intel在一年时间内,除了数据中心,无暇顾及Altera产品在其他领域的发展;Lattice铁了心要在消费电子市场大干一场,ASSP连接方案将是个重点;原Actel采用非易失性Flash技术的FPGA虽有高安全和可靠性,但几乎被工程师遗忘了,竞争对手甚至都不会提及了;Xilinx本来可以坐收渔人之利,却“不安分”起来,花血本发展软件环境和异构MPSoC
 
    短短几年,各怀心思的FPGA厂商已经面目全非了,记者不得不感叹科技的发展速度实在太可怕。FPGA厂商战略的改变,也势必影响FPGA本身的命运。
 
    记者十分担心通用FPGA“将死”,从技术上来看是由于FPGA架构上的改变。当年总是要抢MCU份额的FPGA,现在也和MCU一样在不断演进,或者说“随波逐流”,即内部集成ARM核做成SoC。针对某些应用,FPGA做的越来越像ASIC,如Lattice的移动设备解决方案。
 
    精神层面看,是由于各FPGA厂商的理念都进一步升华。虽然Semico预计整体FPGA市场规模在2015年有望达到54亿美元,在2019年增加至74亿美元,成长速率略高于整体半导体产业。但厂商们似乎并不满足于这个相对狭窄市场。Xilinx公司战略与营销高级副总裁Steve Glaser先生表示:“作为FPGA的发明者,Xilinx在4-5年前就开始思考如何跳出可编程逻辑的范畴,而把Xilinx放到一个更大的商业环境中去服务更多的用户群。例如火车公司不能只是和火车公司竞争,而要看到他客户服务的不仅仅是火车的客户,而是整个运输行业。为此,从那个时候起,公司的管理层就为董事会演示了公司从可编程逻辑到全可编程(All Programmable)转型的蓝图,也从那个时候开始一步步走上转型之路。”
 
    就这样,FPGA变成了“四不像”,是否代表FPGA的使命已经完成,该告别历史舞台了?可能FPGA本来就是从CPLD向某个更高端产品演进的一个过程,就像从猿到人进化中的猿人。当然,这么说可能过于偏激或者为时尚早,FPGA以及ARM+FPGA架构的优势还是在可编程性,以及它快速开发的特质(成本低),因此相信FPGA还将在很长一段时间内扮演十分重要的角色。
 
FPGA中端市场份额巨变
 
    之前提到Xilinx的“不安分”,不过科技的进步百分之百都来自人们对新技术的执着追求。据悉,Xilinx细分市场总体份额,从2011年的53%增长到2015年的56%。其中最为瞩目的是中端市场,Xilinx在2015年一举拿下了54%的中端市场份额,而该市场之前一直被Altera牢牢把握。
 
    Glaser先生的解释很有趣。他表示,因为Xilinx之前没有对应中端的产品,后来有了Kintex和Zynq SoC(中端),客户自然就转投Xilinx。Glaser先生特别强调了Xilinx在先进工艺节点的市场份额,2015年,其28 nm产品已经占62%,20 nm更是占70%的市场份额。此外,所说的54%中端市场的份额只是40 nm和20 nm这个技术层面,如果只考虑28 nm,Xilinx中端产品的市场份额就达到了75%。但是熟悉FPGA的工程师都知道,两家最大的FPGA厂商,其实长久以来针对高、中、低端都有对应的FPGA,Xilinx Kintex-7系列FPGA当年主要是针对高端市场的,Altera Arria系列是一直针对中端应用的,因此究竟中端市场巨变的原因,还有待进一步的挖掘。
 
    不过Glaser先生的话可以说明三点。首先,过去Altera在中端产品和市场确实做得非常好;其次,这几年战略发生了变化,Altera一心想冲击高端市场去抢Xilinx的份额,谁知“后院着火”;还有就是Xilinx野心更大了,中端市场的利润也不放过,要狠狠地遏制对手的最大利润点。
 
软件工程师成为抢手货
 
    在政府大力推进“大众创业 万众创新”、“互联网+”、“中国制造2025”的背景下,器件厂商也坐不住了,纷纷瞄上了自己能够企及的相关市场,没准就能和下一个小米合作。Xilinx的All Programmable战略就与政府的倡导和开发者的需求十分吻合,这个战略试图让人数比硬件工程师多5~10倍的软件工程师也能使用Xilinx的产品,即软件定义硬件和系统。
 
    Glaser先生认为可编程正面临两极分化:“首先是软件定义:更多的灵活性、智能、可扩展性、集中控制以及易于开发和升级;其次是硬件优化:大数据和视频、多样化工作负载、多机安全性、低时延、低功耗、更高吞吐量和任意互联。这也正是Xilinx战略转型的重要原因。”
 
    软件工程师对于硬件产品有着画龙点睛的作用,就像当年的iPhone,如果没有APP,它只是个会打电话的“笨”手机。软件工程师要想“来硬的”并不简单,光是模电、数电的基础知识、各行业设备硬件的知识就会耗费很多时间。Xilinx All Programmable的方案和支持软件用户硬件创新的战略可以直接支持80%的软件设计者通过硬件设计快速将创意变成现实。
 
物联网空间大,数据中心怎么争?
 
    下一代系统的需求是什么?互联、保密与安全、软件定义、虚拟化、分析、视频无处不在、多处理、可扩展的加速器。Xilinx认为他们的All Programmable可以解决可编程两极分化问题,包括软件定义的开发环境(SDx)以及ASIC级的FPGA和3D IC,把自己的受众从硬件工程师扩展到软件工程师,提供从芯片级到高层的系统价值。Xilinx将重点针对未来的几大应用:5G、SDN/NFV、视频/视觉、ADAS、工业物联网、云计算。仔细研究你会发现,这些应用都与物联网相关。根据市场研究机构IC Insights的最新预测报告,与物联网(IoT)连接的子系统以及各种设备内部的网络通信、感测与控制功能相关半导体组件市场规模,在2015年可望增长29%,达到624亿美元。
 
   据不完全统计,数据中心市场可能95%都是英特尔的市场,意思就是Xilinx只有5%可以争取的余地。但是鉴于物联网的发展,数据中心实在太具诱惑力,Xilinx该怎么办呢?
 
   “我们的目标当然不仅仅是所谓5%的数据中心市场。Xilinx密切与ARM和Power架构的供应商、服务器提供商、CPU提供商进行合作,而且在这方面我们是唯一的选择,因为其他都是跟英特尔竞争的,所以要想加速只能找我们。另外,在英特尔所把持的X86服务器市场中,对Xilinx来说也还是有机会的。我们现在看到比较大的数据商比如腾讯、阿里巴巴、谷歌,他们都想有自己的解决方案,都想找最佳的解决方案匹配。另外,还有很多解决方案提供商,他们想把方案销售给其他数据中心的数据库提供商,因此也希望自己的解决方案更加灵活,有更加开放的标准,而不是受到英特尔标准的绑架和控制。”
 
    最后,记者还是想感慨一下,作为先后使用过Altera、Xilinx和Actel FPGA的人,我感谢你们过去给我带来的支持和惊喜,我会怀念你们的操作界面和LOGO,我也会永远记得你们共同的名字“FPGA”。

关键字:FPGA  SoC  Xilinx  Altera

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2015/0911/article_3606.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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