2015年底,，英特爾完成了對FPGA主流廠商Altera的收購。業(yè)界說這是一場雙贏的“豪門婚姻”,，如今大半年已過,，且不論對英特爾未來戰(zhàn)略布局的影響，想想FPGA領(lǐng)域的其它玩家，喜耶悲耶？到底是少了一個勁敵還是無形中多了一個巨無霸對手？憑借英特爾的生態(tài)系統(tǒng)和代工實力,，未來會有怎樣的新玩法攪局？
在還需要時間回味之際,，更大的變化已經(jīng)在發(fā)生,。
CPU+FPGA適應(yīng)市場需求，從封裝集成走向管芯集成
作為一種可進行重復(fù)編程的邏輯組件陣列,，F(xiàn)PGA無論在通信網(wǎng)絡(luò),、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心,、汽車,、航工航天領(lǐng)域均發(fā)揮關(guān)鍵作用。
CPU作為通用處理器,，分為兩大門派,，即以精簡指令集（RISC）的ARM核為主，其在智能手機,、嵌入式市場中大展身手,，而復(fù)雜指令集CISC的擁躉——以英特爾X86架構(gòu)為主，其在計算機,、工業(yè),、數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用中攻城拔寨。
然而,，隨著越來越多的應(yīng)用趨向于既具高速處理又兼具靈活性的系統(tǒng),，CPU+FPGA的融合方案早年前就被付諸實踐，如今比比皆是,。
但以往的兩條線或是FPGA融合ARM核,，比如FPGA領(lǐng)導(dǎo)廠商Xilinx和Altera這些年不約而同紛推FPGA內(nèi)嵌ARM的融合架構(gòu),，不僅對嵌入式系統(tǒng)重新定義,，也為開拓新的藍海提供了無限可能。
而英特爾于幾年前發(fā)布的凌動E600 C系列,，也將其凌動E600處理器和Altera的FPGA集成到一個多芯片封裝之中,，開啟融合新時代。
雖然融合之路并行不悖,，但融合之道卻相去甚遠,。
如英特爾是將CPU和FPGA封裝集成,，而FPGA廠商則是在FPGA中嵌入ARM處理器，F(xiàn)PGA與處理器之間通過AXI總線互聯(lián),。以往它們各行其是,，但隨著摩爾定律的捉襟見肘和市場需求的演變，英特爾收購Altera之后的CPU+FPGA融合之路或?qū)⒆呦蛐碌摹案锩薄?/p>
從技術(shù)進程出發(fā),，一方面,，后摩爾定律時代，傳統(tǒng)材料,、結(jié)構(gòu)乃至工藝都在趨于極限狀態(tài),，單純通過工藝進步提升CPU性能已變得越來越難，但另一方面工藝技術(shù)的進步也讓CPU+FPGA等多核異構(gòu)集成成為可能,。
從市場演進來看,，應(yīng)用市場的要求不斷高企，愈行愈近的5G,、光網(wǎng)絡(luò)不在話下,，而智能汽車、數(shù)據(jù)中心,、云計算,、人工智能等更需要芯片“強強聯(lián)手”。
變身為英特爾可編程解決方案事業(yè)部（PSG）的產(chǎn)品營銷資深總監(jiān)Patrick Dorsey對智慧產(chǎn)品圈（微信號：pieeco）記者舉例說,，未來智能汽車內(nèi)的代碼量達1億行之多,，每天將傳輸400G數(shù)據(jù)，并且要求更高的可擴展性和靈活性以及安全性,，已不僅僅靠提升處理器工藝能解決,，必須依靠CPU+FPGA的異構(gòu)計算、算法改進等創(chuàng)新來解決,。
對于云計算和數(shù)據(jù)中心,，也呈現(xiàn)越來越多由虛擬化和軟件來定義的趨勢，CPU+FPGA的模式成最佳選擇,，在搜索,、排序等算法方面顯著加速并提升靈活性。
據(jù)預(yù)測,，到2020年三分之一的云服務(wù)將基于CPU+FPGA架構(gòu)來呈現(xiàn),。
在市場的強力需求下，CPU+FPGA融合之路愈加深入,。
Patrick Dorsey強調(diào),，英特爾CPU+FPGA將從封裝集裝走向管芯集成，通過集成降低延時提高性能,，并降低功耗,，為不同的性能需求提供更廣泛的體系結(jié)構(gòu)支持,。
寄予厚望 但須直面諸多挑戰(zhàn)
瞄準(zhǔn)未來市場，英特爾對CPU+FPGA寄予厚望,，相關(guān)動作也在加速,，3月份時就宣布旗下內(nèi)置FPGA的至強處理器會在今年晚些時候上市。
然而真讓CPU+FPGA大行其道,，還面臨諸多無形挑戰(zhàn),。
如今的FPGA早已與幾年前“單純”的FPGA不可同日而語，眾多的ARM核,、DSP,、存儲模塊、高速收發(fā)器讓其也成為集大成的SoC,。
而如果未來的CPU+FPGA封裝集成將走向管芯集成,，這是否意味著X86和ARM在經(jīng)歷多年的明爭暗斗之后，將終于同“芯”協(xié)力,？
一方面,，英特爾的X86架構(gòu)與ARM核的競爭早已如烈火烹油，但現(xiàn)在都要放下身段,，能否真正的讓X86+FPGA+ARM齊“芯”協(xié)力,？英特爾是否同意讓ARM在自家芯片上獲得新市場份額呢？
盡管目前ARM核與英特爾核不構(gòu)成直接競爭,，但未來究竟如何還取決于英特爾的氣量以及兩家公司未來的發(fā)展路數(shù),。
蘇州萬龍電氣集團股份有限公司首席架構(gòu)師唐曉泉認(rèn)為，英特爾與ARM合作問題不應(yīng)該是技術(shù)上的,，更多在于權(quán)力與利益問題,。未來到底是“此消彼長”，還是 “芯”照不宣地各司其職,？
另一方面是功耗,。
對數(shù)據(jù)中心而言，功耗無疑已成為數(shù)據(jù)中心“無法承受之重”,。而FPGA的功耗一般難以與同類匹敵,，如何讓CPU+FPGA的創(chuàng)新架構(gòu)能夠力克這一難題呢？
Patrick Dorsey認(rèn)為,，英特爾將和PSG部門通力合作,，將某些算法一些特定的串行指令轉(zhuǎn)換成并行指令處理，這將可縮減50%甚至80%的功耗,。目前已推出白皮書介紹FPGA如何在人工智能領(lǐng)域的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算中提升效能,。
另外不得不說開發(fā)工具,。
FPGA和CPU集成之后,，配套的開發(fā)工具也要相應(yīng)跟進,，完全統(tǒng)一的開發(fā)套件將讓開發(fā)工作更加簡便，器件的能耗比也將大幅提升,。
但X86和ARM在底層上就是不同的,，對寄存器等計算資源的調(diào)用也不同，兩個平臺的軟件也需要重新再編譯才能互相“交流”,，完全統(tǒng)一的開發(fā)套裝也將成為PSG的新奮斗目標(biāo),。
未來路線明朗 微妙變化悄然產(chǎn)生
CPU+FPGA成為雙方“一統(tǒng)”之后迎戰(zhàn)市場的最大戰(zhàn)略，盡管也面臨一些有形無形的挑戰(zhàn),，但無論如何,，已進入英特爾麾下的Altera，如何在英特爾龐大的生態(tài)體系中發(fā)揮自身的潛力,，讓“合體”展現(xiàn)不一樣的實力,，從雙方的產(chǎn)品路線圖或可一窺究竟。
英特爾PSG的下一代產(chǎn)品可從產(chǎn)品性能和工藝兩個維度進行考量,。
Patrick Dorsey介紹說,，其中開發(fā)代號為Harrisville的低端產(chǎn)品，用于工業(yè)IoT,、汽車等領(lǐng)域,，采用英特爾22nm工藝技術(shù)；代號為Falcon Mesa(MR) 的中端產(chǎn)品,，主要應(yīng)用于4.5G/5G無線,、UHD/8K廣播視頻、工業(yè)IoT和汽車領(lǐng)域,，采用英特爾10nm工藝技術(shù),；代號為Falcon Mesa(HE) 的高端產(chǎn)品，主要應(yīng)用于云和加速,、太比特系統(tǒng),、高速信號處理領(lǐng)域，采用英特爾10nm工藝技術(shù),。
Patrick Dorsey特意提到,，Altera的一個高端旗艦系列Straitx的最新一代產(chǎn)品Stratix 10 FPGA，將采用英特爾14納米三柵極晶體管工藝,。
在性能,、功效、密度和系統(tǒng)集成方面具有突破性優(yōu)勢,，采用英特爾特有的嵌入式多芯片橋接技術(shù),，可提供更高帶寬和更低延時，性能提升了2 倍,，功耗降低了 70%,，已在工廠封裝測試,。
Straitx 10芯片集成ARM核，這將是第一個在英特爾生產(chǎn)的帶ARM核的FPGA,。
而從工藝來看,，Altera近些年一直與全球最大的代工廠臺積電合作。但在今年及以后,，這種工藝合作能持續(xù)多久還待觀察,，畢竟英特爾和臺積電在工藝領(lǐng)域的較量一直趨白熱化。
但Patrick Dorsey說,，由于FPGA壽命很長,，Altera與臺積電之間的戰(zhàn)略合作還會繼續(xù)，一些新品也仍在臺積電生產(chǎn),。不過很明顯,，未來在英特爾生產(chǎn)的比例將越來越大。英特爾和臺積電在代工領(lǐng)域的競合關(guān)系也將更加微妙,。
英特爾的“豪”氣不只在收購之際,，收購之后更是大手筆頻仍。
連已經(jīng)與FPGA打交道20年的Patrick Dorsey都感嘆,，英特爾今年已對PSG部門大幅投資,，增加了30%的開發(fā)人員，高速收發(fā)器研發(fā)人員更是增加了一倍,，其中一個主要目標(biāo)是確保Straitx10以最快速度上市,，而這樣的投資力度可謂史無前例。
CPU+FPGA路線已定,，但這必定是一段需要重“芯”出發(fā)的旅程,，這段旅程的“風(fēng)景”如何，讓我們拭目以待,。