半導(dǎo)體行業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)化與定制化之間的周期性“擺動(dòng)”是FPGA出現(xiàn)的潛在底層動(dòng)力的表現(xiàn),。

　　百花齊放的芯片浪潮中,，F(xiàn)PGA奪得一席之地。新市場(chǎng)涌現(xiàn),、新玩家入局,，給這個(gè)并購(gòu)與研發(fā)并舉的高壁壘市場(chǎng),，增添了些許波瀾。

　　FPGA芯片是基于可編程器件（PAL,、GAL,、CPLD）發(fā)展而來，是半定制化,、可編程的集成電路,。FPGA的特殊之處在于，其對(duì)底層算法架構(gòu)的依賴度低,，對(duì)EDA軟件依賴度高,，需要EDA軟件去輔助完成設(shè)計(jì)。FPGA芯片出廠時(shí)沒有特定的功能,，通過FPGA專用EDA軟件現(xiàn)場(chǎng)對(duì)硬件進(jìn)行編程可以實(shí)現(xiàn)具體用戶需要的功能,。

　　受益于與眾不同的架構(gòu)，F(xiàn)PGA的可編程屬性使其相比其他處理器,，在算力,、成本、功耗之間更能取得平衡,。相對(duì)于ASIC芯片,，F(xiàn)PGA更具靈活性，大大縮減了專用芯片束縛的限制,；相對(duì)傳統(tǒng)可編程器件可添加更大規(guī)模電路數(shù)量以實(shí)現(xiàn)多元功能,。與CPU、GPU這類處理器相比,，F(xiàn)PGA在功耗和計(jì)算速度方面具備優(yōu)勢(shì),。

　　FPGA普遍被認(rèn)為是構(gòu)建原型和開發(fā)設(shè)計(jì)的最快推進(jìn)路徑之一，具有編程,、除錯(cuò),、再編程和重復(fù)操作等優(yōu)點(diǎn),，作為定制化ASIC領(lǐng)域的半定制電路而出現(xiàn)。在采用FPGA進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),，設(shè)備制造商可以在開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)自由改寫電路結(jié)構(gòu),，而無需向半導(dǎo)體廠商支付包括掩膜在內(nèi)的開發(fā)費(fèi)用，同時(shí)在完成電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后也無需執(zhí)行布局,、布線等工作,，顯著縮短IC開發(fā)周期。

　　隨著5G,、AI等技術(shù)的提升,，全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)，2020年全球FPGA銷售額已超過60億美元,，F(xiàn)rost&Sullivan預(yù)計(jì),，全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的68.6億美元增長(zhǎng)至2025年的125.8億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為16.4%,。

　　2016-2025年全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模

　　溯源FPGA

　　FPGA起源于Xilinx（賽靈思）公司,，賽靈思于1985年推出世界首塊商業(yè)化FPGA芯片“XC2000”，通過自創(chuàng)的門陣列通用結(jié)構(gòu)推動(dòng)芯片從定制化向標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn),。

　　FPGA芯片由邏輯功能塊排成陣列矩陣,，并由可編程的互連資源連接這些邏輯功能塊來實(shí)現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)，是在前期PAL,、GAL,、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，既解決了傳統(tǒng)可編程器件門陣列數(shù)有限的缺點(diǎn),，具備更大的規(guī)模容量進(jìn)而提高性能,；同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)可編程的特點(diǎn)幫助其克服了ASIC芯片靈活性不足的缺陷。

　　從上世紀(jì)80年代,，F(xiàn)PGA在具有TTL的膠合邏輯中找到了自己的利基市場(chǎng),，再到十年后，F(xiàn)PGA愈發(fā)復(fù)雜,，引入了大型SRAM模塊,、嵌入式DSP模塊中的乘法器-累加器、嵌入式處理器軟核,、I/O和SerDes接口,。

　　再到后來，以賽靈思為代表的FPGA企業(yè)通過自適應(yīng)加速平臺(tái)等異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)及產(chǎn)品,，讓FPGA更加靈活地根據(jù)不同工作負(fù)載進(jìn)行自適應(yīng)加速,。賽靈思的Versal系列號(hào)稱業(yè)界首款A(yù)CAP，即自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)，集成了CPU,、GPU,、FPGA、Programmable NoC,、DMA,、PCIe5和100G以太網(wǎng)等功能，可實(shí)現(xiàn)特定域的自適應(yīng)架構(gòu),，為整個(gè)應(yīng)用加速,，進(jìn)一步提升了FPGA在加速器市場(chǎng)的穿透力。

　　發(fā)展至今,，F(xiàn)PGA與ASIC技術(shù)融合,、向系統(tǒng)級(jí)發(fā)展成為新的趨勢(shì)，軟硬件相結(jié)合,，兼具性能和靈活性,，誕生SoC FPGA和eFPGA兩種路徑。與獨(dú)立FPGA器件相比,，eFPGA是一種相對(duì)較新的技術(shù)，其可被集成到ASIC,，或提供FPGA晶粒進(jìn)行多芯片封裝（MCM）而集成到其中,。eFPGA的典型應(yīng)用包括汽車駕駛員輔助系統(tǒng)、計(jì)算性存儲(chǔ)加速器,、人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)和5G基礎(chǔ)設(shè)施等,。這些應(yīng)用都使用了集成了eFPGA IP的定制ASIC器件，以提供工作負(fù)載和算法靈活性,。

　　前景大好的形勢(shì)下,，許多企業(yè)開始垂涎FPGA領(lǐng)域，市場(chǎng)出現(xiàn)諸多相關(guān)企業(yè)的并購(gòu)案例,，不止同行的大吃小,，還有類似英特爾收購(gòu)Altera、AMD收購(gòu)賽靈思等跨領(lǐng)域的巨頭兼并之舉,。這些公司的收購(gòu)重組實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品細(xì)節(jié)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),，致力于為客戶提供更專業(yè)豐富服務(wù)、打造可編程邏輯生態(tài)平臺(tái)提供捷徑,。

　　作為CPU領(lǐng)域的前二廠商,，英特爾與AMD這對(duì)“老對(duì)手”在處理器和超算領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)有來有回，在拓展FPGA業(yè)務(wù)方面卻顯得相當(dāng)默契,，先后將FPGA第一、第二的廠商納入麾下。在云計(jì)算和AI導(dǎo)致的算力需求爆發(fā)和混合計(jì)算架構(gòu)迅速發(fā)展的情況下,，CPU廠商收購(gòu)FPGA廠商可直接補(bǔ)強(qiáng)其FPGA支撐的并行和可編程計(jì)算技術(shù)，使他們?cè)谛屡d異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)時(shí)代保持領(lǐng)先,。

　　以英特爾為例,，在收購(gòu)了Altera之后,，英特爾成立了新的業(yè)務(wù)部門——可編程解決方案事業(yè)部（PSG）,。除了加強(qiáng)現(xiàn)有的 FPGA 業(yè)務(wù),，可編程解決方案事業(yè)部還將與英特爾數(shù)據(jù)中心事業(yè)部和物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部密切合作,，推出下一代高度自定義集成產(chǎn)品和解決方案。

　　外部并購(gòu)與內(nèi)部研發(fā)的雙核驅(qū)動(dòng)下,，技術(shù)實(shí)力正在鑄就FPGA行業(yè)的高技術(shù)壁壘，催生新的行業(yè)應(yīng)用與市場(chǎng)空間,。

　　FPGA立足市場(chǎng)

　　誕生于1985年的FPGA雖然問世時(shí)間不長(zhǎng),，但已經(jīng)憑借“可編程”的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在百花齊放的芯片浪潮中奪得一席之地,，成為CPU,、GPU,、ASIC等之外的又一勁旅,。

　　FPGA的靈活性使芯片設(shè)計(jì)人員可通過硬件描述語言,，用軟件的形式將各種數(shù)理邏輯下載到FPGA 里，從而重新定義芯片功能,，尤其是在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未成熟或發(fā)展更迭速度快的行業(yè)領(lǐng)域,，只需要幾百毫秒即可更新芯片的邏輯功能的FPGA能有效幫助企業(yè)降低投資風(fēng)險(xiǎn)及沉沒成本,，是一種兼具功能性和經(jīng)濟(jì)效益的選擇，這是其他數(shù)字芯片所無法實(shí)現(xiàn)的。

　　基于設(shè)計(jì)靈活,、兼容性強(qiáng),、并行計(jì)算、適用性強(qiáng)等特點(diǎn),，F(xiàn)PGA芯片被廣泛應(yīng)用在智能設(shè)備中,。早期，因無需高額流片即可驗(yàn)證芯片產(chǎn)品,，在量產(chǎn)初期或者開展研發(fā)類項(xiàng)目,，F(xiàn)PGA的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)最為明顯，在部分應(yīng)用場(chǎng)景可實(shí)現(xiàn)對(duì)ASIC的部分替代,。但當(dāng)量產(chǎn)規(guī)模提升后，F(xiàn)PGA的性能優(yōu)勢(shì)以及成本優(yōu)勢(shì)反而下降,，且該時(shí)期內(nèi)FPGA的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)反而對(duì)產(chǎn)品及市場(chǎng)推廣意義較低，因此該時(shí)期OEM廠商通常會(huì)使用ASIC,。

　　目前,，F(xiàn)PGA芯片應(yīng)用場(chǎng)景覆蓋了包括網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制,、消費(fèi)電子,、數(shù)據(jù)中心、汽車電子,、人工智能等廣泛的下游市場(chǎng),。未來，隨著全球新一代通信設(shè)備部署以及人工智能與自動(dòng)駕駛技術(shù)等新興市場(chǎng)領(lǐng)域需求的不斷增長(zhǎng),，F(xiàn)PGA芯片市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將持續(xù)提高,。

　　網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域是FPGA下游應(yīng)用最廣泛的場(chǎng)景，有效實(shí)現(xiàn)了大量高速數(shù)字信號(hào)處理功能,。有數(shù)據(jù)顯示,，2018年全球FPGA通信市場(chǎng)占據(jù)整體應(yīng)用市場(chǎng)近45%。FPGA目前被大量應(yīng)用在有線及無線通信設(shè)備中,，實(shí)現(xiàn)接口擴(kuò)展,、邏輯控制、數(shù)據(jù)處理,、單芯片系統(tǒng)等功能,。

　　同時(shí)，5G商業(yè)化浪潮正在為FPGA打開新的成長(zhǎng)空間,，基站數(shù)量,、擴(kuò)展性、異構(gòu)性需求將帶動(dòng)FPGA器件用量提升,。另一方面，由于5G通訊擁有較長(zhǎng)的迭代升級(jí)過程和較大的技術(shù)不確定性,，這使得市場(chǎng)很難快速推出成熟的5G ASIC芯片，從而為FPGA在5G領(lǐng)域的運(yùn)用提供了較長(zhǎng)的時(shí)間窗口,。在整個(gè)5G系統(tǒng)方案穩(wěn)定運(yùn)行前，F(xiàn)PGA是更加理想的解決方案,，而隨著FPGA整體技術(shù)水平的不斷提升，其總體持有成本較低的優(yōu)勢(shì)期有望持續(xù)延長(zhǎng),。

　　工業(yè)市場(chǎng)是FPGA僅次于通信的第二大市場(chǎng)，F(xiàn)PGA可幫助工業(yè)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更智能化,、高性能,、低能耗的解決方案,。以數(shù)控機(jī)床馬達(dá)為例,，與傳統(tǒng)只能控制單一馬達(dá)的專用芯片相比,，基于FPGA的多通道馬達(dá)控制能夠?qū)崿F(xiàn)。隨著以自動(dòng)化為核心要素的智能無人工廠的發(fā)展,，正在從以人力資源為核心要素轉(zhuǎn)向以自動(dòng)化為核心要素的智能化無人工廠,，集成化與安全性要求提高,，F(xiàn)PGA實(shí)時(shí)性和高并行性價(jià)值將更加凸顯。

　　消費(fèi)電子市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品性價(jià)比要求較為嚴(yán)苛,，為實(shí)現(xiàn)性價(jià)比與差異化的平衡,，消費(fèi)電子廠商目前已形成一種類似協(xié)處理器，功能簡(jiǎn)單,、功耗低、性價(jià)比高的以FPGA作為主芯片的解決方案,。此外,，消費(fèi)電子產(chǎn)品迭代周期快,，F(xiàn)PGA芯片開發(fā)周期較短特點(diǎn)與消費(fèi)電子板塊匹配,。同時(shí)，F(xiàn)PGA芯片靈活支持接口轉(zhuǎn)換,，可實(shí)現(xiàn)各種存儲(chǔ)接口的控制,，簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì),。

　　在汽車電子領(lǐng)域，F(xiàn)PGA芯片因低時(shí)延存在天然優(yōu)勢(shì),。由于FPGA具有強(qiáng)邏輯性,，當(dāng)汽車電子系統(tǒng)當(dāng)中的邏輯單元較多時(shí)，采用FPGA技術(shù)能夠?qū)⑦@些邏輯單元準(zhǔn)確排列,，提高汽車電子系統(tǒng)中邏輯單元的利用率,；同時(shí)，由于FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)較易實(shí)現(xiàn)分布式算法結(jié)構(gòu),，對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車電子中的高速數(shù)字信號(hào)處理十分有利,。FPGA在汽車領(lǐng)域可應(yīng)用于ADAS、車載攝像頭,、傳感器,、激光雷達(dá)、車載娛樂信息系統(tǒng)等,，應(yīng)用面廣泛,。此外，F(xiàn)PGA方案可以在不進(jìn)行重新設(shè)計(jì)的前提下實(shí)現(xiàn)重新編程,，以適應(yīng)不斷發(fā)展的算法,，從而縮短整體方案的開發(fā)周期。

　　Frost&Sullivan數(shù)據(jù)顯示,，2020年應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域的FPGA芯片中國(guó)銷售額將達(dá)到9.5億元,，占中國(guó)FPGA芯片市場(chǎng)份額的6.3%，2021年-2025年年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到22.7%,。

　　通過其適用市場(chǎng)可以看到,，F(xiàn)PGA相比較于其他通用邏輯器件或者ASIC，在靈活性,、小規(guī)模部署成本方面有優(yōu)勢(shì),，正好滿足了5G通信業(yè)務(wù)靈活部署、AIoT市場(chǎng)長(zhǎng)尾碎片化的需求,。

　　但是,，優(yōu)勢(shì)之外，F(xiàn)PGA存在規(guī)模普及的難點(diǎn),，由于較高難度的編程設(shè)計(jì),，對(duì)于更新周期極快的IC行業(yè)，客戶需要便捷方便的設(shè)計(jì)環(huán)境,，以提升生產(chǎn)力、縮短上市時(shí)間,、盡可能實(shí)現(xiàn)集成化需求,。這就對(duì)賽靈思,、英特爾等FPGA芯片廠商提出了要求，通過增加軟件的通用性來進(jìn)一步降低客戶的使用壁壘,。

　　FPGA市場(chǎng)涌動(dòng)

　　最近兩年,，由于云計(jì)算、高性能計(jì)算和人工智能的繁榮,，給FPGA帶來新的市場(chǎng)推動(dòng)力,，催化增量空間。

　　在人工智能領(lǐng)域,，AI大規(guī)模發(fā)展目前仍存在許多芯片層面的問題,，AI的基礎(chǔ)硬件需要滿足低延遲、高性能,、高可靠性,、高性價(jià)比等要求，這些剛好是FPGA能夠充分滿足的,。FPGA芯片已與GPU及ASIC等芯片一起成為人工智能處理芯片的重要選擇之一,。

　　在AI市場(chǎng)，F(xiàn)PGA芯片可以作為加速卡加速人工智能算法的硬件級(jí)運(yùn)算速度,。高密度FPGA面向云側(cè)并行運(yùn)算需求,，中低密度面向端側(cè)推斷任務(wù)轉(zhuǎn)移。

　　云端：FPGA流水線并行結(jié)構(gòu),，可以實(shí)現(xiàn)更高的并發(fā)處理,。FPGA可針對(duì)數(shù)據(jù)包步驟數(shù)量搭建同等數(shù)量流水線，數(shù)據(jù)包經(jīng)多個(gè)流水線處理后可即時(shí)輸出,，無需像GPU一樣數(shù)據(jù)單元一致輸出,，因此計(jì)算密集型任務(wù)（如圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等）中,，擁有流水線并行和數(shù)據(jù)并行的高密度FPGA效率更高,。

　　端側(cè)：當(dāng)推斷決策任務(wù)轉(zhuǎn)至智能終端，中低密度FPGA迎來用武之地,。隨著智能終端對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)和多樣化應(yīng)用的需求,，越來越多的推斷任務(wù)被轉(zhuǎn)移到端側(cè)來完成。為實(shí)現(xiàn)推斷任務(wù)的轉(zhuǎn)移,，通常對(duì)訓(xùn)練后的人工智能算法模型進(jìn)行壓縮,，進(jìn)而應(yīng)用到推理環(huán)節(jié)，F(xiàn)PGA芯片可實(shí)現(xiàn)快速推斷決策的特點(diǎn)也使其可廣泛應(yīng)用于該領(lǐng)域,。

　　因此,，F(xiàn)PGA 芯片在矩陣運(yùn)算、圖像處理,、機(jī)器學(xué)習(xí),、非對(duì)稱加密,、搜索排序等人工智能領(lǐng)域有著很廣闊的應(yīng)用前景。Semico Research預(yù)測(cè),，F(xiàn)PGA在人工智能領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模2023年有望達(dá)52億美元,，五年復(fù)合增速38.4％。

　　2016-2025年中國(guó)FPGA人工智能領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模

　?。▓D源：Frost&Sullivan）

　　在高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng),，F(xiàn)PGA 芯片不但可以作為運(yùn)算加速器，還可以作為連接器件讓大型數(shù)據(jù)中心中眾多的運(yùn)算處理器和運(yùn)算加速器更緊密地結(jié)合,。

　　FPGA在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域主要產(chǎn)品形態(tài)為加速卡,，用于硬件加速。位于網(wǎng)絡(luò)交換層與傳統(tǒng)服務(wù)器軟件之間,，加速層通過眾多FPGA支撐虛擬網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算任務(wù),，使得硅片內(nèi)存完整加載模型權(quán)重，突破DRAM性能瓶頸,，同時(shí)剩余資源可用于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等計(jì)算任務(wù),。

　　英特爾FPGA中國(guó)創(chuàng)新中心總經(jīng)理張瑞在接受采訪時(shí)表示，從未來發(fā)展角度來看,，F(xiàn)PGA在加速器市場(chǎng)的需求會(huì)很大,。包括數(shù)據(jù)中心當(dāng)中的加速器，數(shù)據(jù)中心之外的加速器,，都需要通過FPGA做各種加速,。

　　當(dāng)前，F(xiàn)PGA已成為全球數(shù)據(jù)中心加速器市場(chǎng)中最高成長(zhǎng)領(lǐng)域,，據(jù)Semico Research預(yù)計(jì),，全球市場(chǎng)數(shù)據(jù)中心加速器市場(chǎng)將從2018年的28.4億美元增長(zhǎng)到2023年的211.9億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率49.47％,；其中,，F(xiàn)PGA預(yù)計(jì)將是年復(fù)合增長(zhǎng)率最高的細(xì)分市場(chǎng)，該增長(zhǎng)將由企業(yè)級(jí)工作負(fù)載加速應(yīng)用對(duì)FPGA越來越多的采用而驅(qū)動(dòng),。

　　2018-2023年全球數(shù)據(jù)中心加速器FPGA市場(chǎng)規(guī)模

　?。▓D源：Frost&Sullivan）

　　在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)增速迅猛的趨勢(shì)下，在近日SC21 全球超級(jí)計(jì)算大會(huì)上,，賽靈思宣布推出 Alveo?U55C 數(shù)據(jù)中心加速器卡,，以及一款基于標(biāo)準(zhǔn)、API-driven的集群解決方案,，用于大規(guī)模部署FPGA,。專為HPC和大數(shù)據(jù)工作負(fù)載而構(gòu)建，可令運(yùn)行大規(guī)模計(jì)算工作負(fù)載的各類客戶大獲裨益，支持其利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò),，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的基于FPGA的HPC集群,。

　　回顧過去，在傳統(tǒng)的FPGA業(yè)務(wù)模型里,，F(xiàn)PGA廠商通常只負(fù)責(zé)賣給客戶FPGA芯片和FPGA的開發(fā)工具這兩樣?xùn)|西，然后主要的開發(fā)過程往往由客戶完成,。如今,，F(xiàn)PGA廠商更傾向于提供給客戶一個(gè)完整的系統(tǒng)級(jí)解決方案。兩大FPGA廠商賽靈思和英特爾目前紛紛推出的各類FPGA加速卡,，就是這個(gè)趨勢(shì)的典型代表,。

　　總體而言，在今天,，F(xiàn)PGA廠商已經(jīng)從單純提供FPGA芯片和底層開發(fā)工具,，逐漸轉(zhuǎn)變成提供基于FPGA加速卡和完整軟件開發(fā)環(huán)境的全棧式解決方案。同時(shí),，第三方FPGA加速卡的出現(xiàn),，也極大的豐富了FPGA加速卡產(chǎn)品的可選擇性，以針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景下的用戶需求,。通過提供這些完整的開發(fā)環(huán)境,，大大簡(jiǎn)化了FPGA的開發(fā)難度，使得軟件開發(fā)人員也能在短時(shí)間內(nèi)完成算法模型的FPGA實(shí)現(xiàn),。

　　這些轉(zhuǎn)變背后的主要?jiǎng)恿?，就是?dāng)前FPGA在諸多領(lǐng)域的廣泛而深入的使用。只要FPGA還能不斷推動(dòng)AI和大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展,，這個(gè)趨勢(shì)就會(huì)繼續(xù)前行,。FPGA廠商的目的在于不斷提供原廠軟硬件解決方案的同時(shí)，也在不斷吸收第三方的IP與應(yīng)用,，從而構(gòu)建一個(gè)完整的FPGA生態(tài)系統(tǒng),。

　　此外，近期DPU和智能網(wǎng)卡概念異?；鸨?，從Mellanox、英偉達(dá)到英特爾,，各路諸侯紛紛加入戰(zhàn)場(chǎng),，各種概念Smart NIC、DPU,、IPU層出不窮,。FPGA被集成到智能網(wǎng)卡或DPU中，用于降低高負(fù)載應(yīng)用情況下的切換帶來的延遲和網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)，以及把一些需要硬件加速的通用計(jì)算用FPGA加速,，進(jìn)一步釋放CPU,。FPGA可提供強(qiáng)大的計(jì)算能力和足夠的靈活性，具有低延遲,、高功耗的特點(diǎn),。

　　英特爾2021年6月發(fā)布的IPU產(chǎn)品（可以被視為英特爾版本的DPU），將FPGA與Xeon D系列處理器集成,，成為了DPU賽道有力的競(jìng)爭(zhēng)者,。

　　瑞薩進(jìn)軍FPGA市場(chǎng)

　　不斷擴(kuò)展的應(yīng)用市場(chǎng)之外，半導(dǎo)體老玩家的跨行入局或給FPGA市場(chǎng)增添新的“變數(shù)”,。

　　近日,，先進(jìn)半導(dǎo)體解決方案的主要供應(yīng)商瑞薩電子推出全新的超低成本、超低功耗產(chǎn)品線ForgeFPGA?,，進(jìn)軍FPGA市場(chǎng),。

　　瑞薩官方表示，這款FPGA的批量?jī)r(jià)格將遠(yuǎn)低于0.5美元,，主要服務(wù)于低于5000邏輯門應(yīng)用的中低密度市場(chǎng),，其初始器件尺寸為1K和2K查找表（LUT）。預(yù)計(jì)待機(jī)功耗低于20uA,，是現(xiàn)有功耗最低的產(chǎn)品,，約為競(jìng)品的一半，這將有助于幫助瑞薩電子進(jìn)入以前由于成本限制而無法使用FPGA的應(yīng)用市場(chǎng),，如大批量消費(fèi)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,。

　　據(jù)中國(guó)電子報(bào)消息，F(xiàn)orgeFPGA產(chǎn)品家族開發(fā)團(tuán)隊(duì)來自被Dialog收購(gòu)的Silego Technology公司,，其曾經(jīng)推出GreenPAK可編程混合信號(hào)器件,。瑞薩最近完成了對(duì)Dialog的收購(gòu)，并將該產(chǎn)品納入自身的產(chǎn)品組合,。瑞薩電子物聯(lián)網(wǎng)及基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)本部混合信號(hào)事業(yè)部副總裁Davin Lee表示：“我們渴望將瑞薩在小型,、低成本、可編程市場(chǎng)的表現(xiàn)擴(kuò)展至FPGA領(lǐng)域,?！?/p>

　　近年來，瑞薩電子頻頻啟動(dòng)收購(gòu)擴(kuò)大自身的產(chǎn)品線,。2017年,，瑞薩電子以32億美元收購(gòu)Intersil公司，2019年以67億美元完成對(duì)IDT公司的收購(gòu),，今年8月瑞薩電子再次以約48億歐元收購(gòu)Dialog公司,。通過一系列的收購(gòu),，瑞薩電子將觸角擴(kuò)大到嵌入式處理器、模擬,、電源和通信連接等諸多領(lǐng)域,。

　　瑞薩作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠商，具有多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和市場(chǎng)積累,，并具有與客戶的直接溝通優(yōu)勢(shì),。小型、低成本FPGA的推出對(duì)FPGA龍頭企業(yè)的高端產(chǎn)品或許不會(huì)造成太大沖擊,，但不可避免的會(huì)對(duì)中低端FPGA的生產(chǎn)廠商形成巨大的競(jìng)爭(zhēng)壓力,。

　　盡管此時(shí)談其對(duì)市場(chǎng)的沖擊尚早，F(xiàn)PGA并非終端產(chǎn)品,，應(yīng)用場(chǎng)景還需要拓展，需要依賴瑞薩自身結(jié)合MCU,、模擬,、電源等開發(fā)出組合產(chǎn)品，拿出較好的應(yīng)用范例,。但瑞薩的入場(chǎng),，也給看似穩(wěn)固的FPGA市場(chǎng)增添了一絲波瀾。

　　獨(dú)立FPGA企業(yè)再生波瀾

　　波瀾還體現(xiàn)在另一方面,，隨著賽靈思被AMD收購(gòu)的行進(jìn),，以及早期Altera被英特爾的并入，在巨頭先后被收購(gòu)之后,，F(xiàn)PGA垂直賽道似乎缺少了絕對(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者,，獨(dú)立FPGA企業(yè)（包括Lattice、Achronix,、Flexlogic等以及國(guó)內(nèi)FPGA企業(yè)）的未來成為了很多人關(guān)心的問題,。

　　從Achronix發(fā)展來看，盡管市場(chǎng)份額依舊被兩大巨頭牢牢把持,，但在細(xì)分領(lǐng)域挖掘機(jī)會(huì)的Achronix也形成了自己的特色和獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)力,，除了“傳統(tǒng)”FPGA芯片產(chǎn)品之外，Achronix還是目前主要的嵌入式FPGA（eFPGA）的主要IP提供商,。

　　上文也有介紹,，與獨(dú)立的FPGA設(shè)計(jì)過程不同，eFPGA設(shè)計(jì)者可以選擇客戶應(yīng)用程序所需的邏輯,、DSP和內(nèi)存資源,，進(jìn)一步提高靈活性，同時(shí)還能夠降低系統(tǒng)成本,。另外,，eFPGA的最主要特點(diǎn)是能將可編程邏輯單元與其他ASIC IP整合到同一款SoC中,，在縮小芯片面積的同時(shí)降低系統(tǒng)功耗，具有低延遲和高帶寬的優(yōu)點(diǎn),。

　　圖源：Achronix

　　從其發(fā)展路徑來看,，Achronix正在憑借獨(dú)一無二的模式在FPGA突圍路上躍躍欲試。目前,，Achronix的eFPGA IP廣泛應(yīng)用高性能,、計(jì)算密集型和需要實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用程序，比如AI,、機(jī)器學(xué)習(xí),、5G和汽車等，將目標(biāo)瞄準(zhǔn)近100億美元的數(shù)據(jù)加速市場(chǎng),，預(yù)計(jì)到2025年,，其復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到兩位數(shù)。此外,，Achronix已經(jīng)將自己的FPGA調(diào)整為成為下一代數(shù)據(jù)中心核心的DPU,，搶占行業(yè)先機(jī)。

　　能夠發(fā)現(xiàn),，在新的需求不斷涌現(xiàn),、算法迅速迭代的新時(shí)代，加強(qiáng)創(chuàng)新,、關(guān)注新興市場(chǎng)和差異化市場(chǎng),，形成行業(yè)壁壘，或是獨(dú)立FPGA企業(yè)新的追趕機(jī)遇,。

　　但也有觀點(diǎn)指出,，從短期來看，巨頭公司間的并購(gòu)可能會(huì)對(duì)整體市場(chǎng)帶來一些短暫的波動(dòng),，例如價(jià)格,，交期等各方面的影響。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,，這種波動(dòng)會(huì)很快平息,，市場(chǎng)會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定。

　　或許吧,，在任何穩(wěn)固的市場(chǎng)中都難有實(shí)現(xiàn)突圍的機(jī)會(huì),。對(duì)于中小FPGA廠商來說，能做的可能就是在每一次短暫的波動(dòng)中尋求機(jī)遇,，快速發(fā)展,。否則，終將被趨于穩(wěn)定后的市場(chǎng)再次拉大距離,。

　　寫在最后

　　當(dāng)前時(shí)代,，計(jì)算力就是生產(chǎn)力,。算力的變革往往會(huì)催生新的計(jì)算形式，并驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的整合兼并,。曾經(jīng),，原型設(shè)計(jì)、新品開發(fā)等需求催生了靈活可編程的“萬能芯片”FPGA,。如今,，數(shù)據(jù)中心、AI,、5G等高算力需求,，正在為FPGA開辟新的市場(chǎng)空間。

　　在下一波計(jì)算浪潮中,，預(yù)計(jì)業(yè)界將繼續(xù)采用FPGA來支持更多應(yīng)用和進(jìn)一步的發(fā)展,，諸如智能網(wǎng)聯(lián)和自動(dòng)駕駛、邊緣計(jì)算,、以及用于可編程無線電和前傳融合的5G基礎(chǔ)設(shè)施等等,。面對(duì)巨大的市場(chǎng)前景和機(jī)遇，行業(yè)玩家紛紛入局,，試圖分一杯羹。

　　縱觀行業(yè)格局,，在全球范圍內(nèi),，F(xiàn)PGA行業(yè)的主要市場(chǎng)份額常年被賽靈思和英特爾兩家公司牢牢掌握，兩者市場(chǎng)占比合計(jì)超過85%,。隨著時(shí)間的積累,，這兩家公司逐漸構(gòu)建起一道由上萬件核心技術(shù)專利組成的“護(hù)城河”，而這條護(hù)城河也成功阻止了很多FPGA公司進(jìn)一步發(fā)展的腳步,。一些存活下來的公司,，比如Lattice和Microsemi也往往只能靠劍走偏鋒，專攻低功耗,、航空航天等特殊的應(yīng)用領(lǐng)域,，當(dāng)前合計(jì)占據(jù)5.6%的市場(chǎng)份額。

　　FPGA是一個(gè)技術(shù)壁壘高的行業(yè),，硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜且良率低,，隨著FPGA芯片密度越來越高，軟硬協(xié)同研發(fā)對(duì)設(shè)計(jì)公司提出了更大的難度,。由于起步時(shí)間較晚,，產(chǎn)品迭代優(yōu)化均需要長(zhǎng)期積累，國(guó)產(chǎn)FPGA廠商在生態(tài)系統(tǒng),、專利技術(shù),、研發(fā)人才,、研制難度等方面仍面臨較大挑戰(zhàn)。目前在FPGA IP領(lǐng)域,，國(guó)內(nèi)既缺乏諸如Cadence等此類IP公司,，Achronix此類的細(xì)分化、專業(yè)化的IP公司也尚未出現(xiàn),，IP均存在嚴(yán)重依賴,。

　　但盡管市場(chǎng)被國(guó)外企業(yè)高度壟斷，中國(guó)FPGA的市場(chǎng)規(guī)模及前景也不容忽視,。根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù),，中國(guó)FPGA市場(chǎng)從2016年的約65.5億元增長(zhǎng)至2020年的約150.3億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為23.1%,。隨著5G,、AI以及數(shù)據(jù)中心等市場(chǎng)的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程的進(jìn)一步加速,，中國(guó)FPGA市場(chǎng)需求量有望持續(xù)擴(kuò)大,。預(yù)計(jì)到2025年，中國(guó)FPGA市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到約332.2億元,，增速遠(yuǎn)高于全球市場(chǎng),。

　　從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈或芯片品類來看，F(xiàn)PGA或只是小眾的芯片,，但在各新興市場(chǎng)不斷涌現(xiàn),，半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)逐漸加速的市場(chǎng)現(xiàn)狀下，本土企業(yè)在每一種技術(shù)路線上都有更多的發(fā)揮空間,。有業(yè)內(nèi)人士表示,，在這輪FPGA市場(chǎng)的變革當(dāng)中，國(guó)產(chǎn)獨(dú)立FPGA企業(yè)將承擔(dān)更多國(guó)產(chǎn)化需求角色,。與此同時(shí),，國(guó)產(chǎn)獨(dú)立FPGA企業(yè)也將更多的助力遍地開花的國(guó)產(chǎn)芯片企業(yè)的崛起，并在差異化應(yīng)用場(chǎng)景滿足各類需求,。

　　結(jié)合近日剛剛登陸科創(chuàng)板的安路科技,，以及高云半導(dǎo)體、紫光同創(chuàng),、復(fù)旦微電子,、京微齊力等本土FPGA廠商的動(dòng)態(tài)和產(chǎn)品進(jìn)展，都呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象,。但景氣背后,，從技術(shù)層面來看，獨(dú)立的國(guó)產(chǎn)FPGA和國(guó)外巨頭差距仍舊較大,。

　　正如“老石談芯”所強(qiáng)調(diào)的：技術(shù)的發(fā)展沒有捷徑,，不要過分迷信“彎道超車”,。特別是對(duì)于專利壁壘極高的FPGA產(chǎn)業(yè)，不論是芯片架構(gòu),、關(guān)鍵IP,、高速接口等芯片硬件設(shè)計(jì)，還是FPGA設(shè)計(jì)工具和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè),，都不太可能通過一次次“彎道超車”實(shí)現(xiàn),。Achronix的技術(shù)積累并非一蹴而就，而是需要長(zhǎng)達(dá)十幾年的時(shí)間不斷沉淀和創(chuàng)新,。只有不斷在正確的賽道上積累和加速,，才能像Achronix那樣，有朝一日在主流舞臺(tái)和那些主要玩家們同場(chǎng)競(jìng)技,。

　　國(guó)內(nèi)FPGA企業(yè)要擁抱新技術(shù),、新方向，去發(fā)掘更多的差異化市場(chǎng),，貼合細(xì)分市場(chǎng)需求進(jìn)行“微創(chuàng)新”,；要有離開“舒適區(qū)”，敢于對(duì)決的勇氣,，向不斷蓬勃涌現(xiàn)的新興FPGA應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)起沖擊,。