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Achronix的eFPGA距離成為FPGA領(lǐng)域的ARM還差幾步?

2017/06/20
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關(guān)注 FPGA 發(fā)展的朋友應(yīng)該都清楚,F(xiàn)PGA 這種技術(shù)和產(chǎn)品形式在經(jīng)歷過一個分布式發(fā)展的階段后已經(jīng)在走向集中,盡管還有新入者不斷在嘗試,但賽靈思和 Altera 兩大巨頭唱主角的市場格局已經(jīng)持續(xù)多年,而在 Altera 被英特爾收購之后,我們仿佛感受到了賽靈思的落寞,業(yè)內(nèi)一直在猜測賽靈思距離被收購也或?qū)⒉贿h(yuǎn)了。

在技術(shù)上,F(xiàn)PGA 一直走在努力替代 ASIC/ASSP 的路上,近年來賽靈思、Altera 都極力推崇的 SoC FPGA 也在很多應(yīng)用場景中找到了市場空間。調(diào)研機(jī)構(gòu) Global Market Insights 的最新報告顯示,2014 年 FPGA 市場規(guī)模為 52.7 億美元,在 2015~2022 年間將出現(xiàn) 8.4%的年復(fù)合成長率,遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體市場的整體表現(xiàn),到 2022 年規(guī)??赏^ 99.8 億美元。

Achronix 公司董事長兼 CEO Robert Blake


這家調(diào)研機(jī)構(gòu)在給出這份報告的時候也許并未意識到 FPGA 領(lǐng)域正在迎來一場變革,一種可能改變 FPGA 游戲規(guī)則的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn),那就是嵌入式 FPGA(eFPGA),這種產(chǎn)品也許會讓上面的預(yù)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)更大改觀?!拔覀冊谌ツ晖瞥龅?Speedcore 嵌入式加速器 FPGA IP 產(chǎn)品具有超高帶寬和超低延遲的特點(diǎn),更適用于硬件加速器這一市場。有賴于采用這一產(chǎn)品的客戶今年將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),Achronix 公司今年的營收將超過 1 億美元。”近日在一次國內(nèi)媒體見面會上,Achronix 公司董事長兼 CEO Robert Blake 對與非網(wǎng)記者如是說。

Achronix 的營收預(yù)期,從右側(cè)餅圖可以看到到 2020 年該公司營收可達(dá) 4 億~5 億美元,而對照下 2016 年 FPGA 市場的營收表現(xiàn),排在第 4 位的 Lattice 全年?duì)I收為 1.44 億美元,排在第 3 位的美高森美全年?duì)I收為 2.97 億美元,顯然 Achronix 公司有望在 2020 年進(jìn)入 FPGA 市場的 TOP 3 供應(yīng)商名單

2016 年 FPGA 廠商營收情況(單位百萬美元)


eFPGA 如何來到臺前
eFPGA 作為 IP 這種產(chǎn)品形式并不新鮮,QuickLogic、Flex Logix 等公司也都在做,而營收破億美元規(guī)模直到 Achronix Speedcore 系列的出現(xiàn)才發(fā)生,這其中涉及到一個技術(shù)和市場環(huán)境的變化問題。其中包括:
1. 摩爾定律失效。很多年來,摩爾定律都扮演著推動芯片產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的角色。而這個在過去能夠提供更小、更便宜且更快芯片的定律逐漸失效了。雖然在其指導(dǎo)下,還能提高芯片的集成度且降低功耗,但是當(dāng)中很多的技術(shù)演進(jìn)已經(jīng)宣告結(jié)束。這樣導(dǎo)致的一個結(jié)果是,在高端市場,產(chǎn)品迭代周期變長了。需要長設(shè)計周期的網(wǎng)絡(luò)和通信芯片是典型的對先進(jìn)工藝制程有強(qiáng)烈依賴的市場,它們的設(shè)計周期長而且在掩膜方面的花費(fèi) 200 萬到 500 萬美元之間。但現(xiàn)在的問題是,類似協(xié)議和封包這樣的標(biāo)準(zhǔn)一直在快速變化。過去的應(yīng)對方法是每隔幾年就重新設(shè)計芯片,以滿足市場需求,但這樣的流程讓成本也逐漸增加。另外,數(shù)據(jù)中心對芯片的可編程化需求日益提升,因?yàn)橹挥羞@樣做,他們才能夠在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動升級,進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化成本,進(jìn)行定制化設(shè)計,提高競爭力的目的。eFPGA 的出現(xiàn)很好的解決了這些問題。

2. 更多 MCU 廠商求變。在以微控制器(MCU)為代表的低端市場,eFPGA 已經(jīng)成功吸引了大家的注意力。這是因?yàn)閺S商都希望通過提高芯片出貨量來增加利潤,而使用 FPGA 可以為不同客戶量身定做提供某一種 MCU 的多種版本從而提高出貨量。

例如,眾所周知 MCU 擁有很多的款型以滿足不同的應(yīng)用場合。在舊的工藝節(jié)點(diǎn),我們可以為同一款 MCU 設(shè)計多個有不同的串行總線協(xié)議(I2C, SPI, UART 等等)的芯片版本以滿足不同的需求(因?yàn)樵谂f的工藝節(jié)點(diǎn)芯片制造成本比較低)?,F(xiàn)在的微控制器已經(jīng)推進(jìn)到 40nm,而他們的掩膜成本也高達(dá) 100 萬美元,這樣使用 eFPGA 來實(shí)施定制化 MCU 而不是設(shè)計多個芯片版本可以大大提高效率。


3. 機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等應(yīng)用的快速發(fā)展。在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域,F(xiàn)PGA 是一個不能忽視的重要角色。尤其是現(xiàn)在數(shù)據(jù)的大爆發(fā),對數(shù)據(jù)中心的需求激增,進(jìn)而提高了對服務(wù)器降溫和功耗的需求,具有天然優(yōu)勢的 FPGA 的受關(guān)注度自然也水漲船高。 那些原本跑在主處理器上,使用軟件實(shí)現(xiàn)的功能,也可以使用 FPGA 以硬件編程方式實(shí)現(xiàn),且這種方式更加節(jié)能。eFPGA 提供了一種高帶寬、低延遲、低功耗和低成本的產(chǎn)品選擇。

加速器芯片市場預(yù)測,以及 Achronix 公司在此市場的份額預(yù)測,可以看到,到 2020 年,整個加速器芯片市場規(guī)模達(dá)到近 120 億美元,而 Achronix 公司市場份額將從 2017 年的 0.5%增長到 2%


4. eFPGA 本身技術(shù)發(fā)展。eFPGA 在提供很大的設(shè)計靈活性的同時也會讓傳統(tǒng)的 SoC 的設(shè)計更加復(fù)雜,這樣,在提供可媲美傳統(tǒng)獨(dú)立 FPGA 產(chǎn)品的性能的同時,eFPGA 產(chǎn)品供應(yīng)商所提供的設(shè)計工具的易用性就顯得十分重要?!拔覀冊谠O(shè)計工具方面投入了很大的精力,并且經(jīng)過多年的技術(shù)沉淀和優(yōu)化,目前 Achronix 的 ACE 設(shè)計工具功能非常強(qiáng)大,且方便掌握,一個有設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的工程師通常 1 到 2 個月就可以熟練使用?!盧obert 介紹。另外以 eFPGA IP 進(jìn)行 SoC 設(shè)計時的驗(yàn)證測試也是個問題,對此 Robert 給出的回復(fù)是 Achronix 會為客戶提供完整測試服務(wù)。

Achronix 產(chǎn)品路線,2017 年該公司將推出針對 2.5D 封裝的 Speedchip 解決方案


Achronix 距離成為 FPGA 領(lǐng)域的 ARM 還差幾步
eFPGA 這種產(chǎn)品形式的出現(xiàn)可以說改寫了 FPGA 產(chǎn)品的走向。在此之前 FPGA 和 ASIC/ASSP 產(chǎn)品是互相替代的對立面,而 eFPGA 變成了 ASIC 產(chǎn)品設(shè)計的一個可選項(xiàng),讓 ASIC 更加強(qiáng)大,兩者也站在了更緊密的合作伙伴的同一戰(zhàn)線上,這也必將讓傳統(tǒng) FPGA 領(lǐng)域的競爭格局發(fā)生一些有趣的變化,相當(dāng)于 eFPGA 廠商借助 ASIC 廠商的強(qiáng)大陣營在跟傳統(tǒng) FPGA 供應(yīng)商對戰(zhàn),市場又要熱鬧起來了。

而作為一種 IP 授權(quán)形式存在的 eFPGA,自然會讓我們想到控制器領(lǐng)域的 ARM,至于以 IP 授權(quán)創(chuàng)造巨大市場價值的 ARM 的神話能否在 FPGA 領(lǐng)域重演,與非網(wǎng)記者有幾點(diǎn)關(guān)注:
1. 市場規(guī)模
ARM 能夠擁有今天的影響力跟其產(chǎn)品能否覆蓋最大的一個終端市場即消費(fèi)電子有關(guān)。而 eFPGA 基于目前的產(chǎn)品形式和成本考慮,還很難進(jìn)入這樣一個量級的市場。Robert 坦言,Achronix 推出的 Speedcore 系列面向的是一些高端市場,包括數(shù)據(jù)中心的機(jī)器學(xué)習(xí)、汽車 ADAS、5G 無線、網(wǎng)絡(luò)加速、SQL 加速以及網(wǎng)站加速等,這些也是對硬件加速有迫切需求的一些應(yīng)用。但考慮到目前 Achronix 的 eFPGA IP 產(chǎn)品已經(jīng)較傳統(tǒng)獨(dú)立 FPGA 產(chǎn)品的成本降低了 90%,同時伴隨著智能化程度的不斷提升以及人工智能在消費(fèi)電子領(lǐng)域的可能的應(yīng)用前景,不排除有一天消費(fèi)市場的處理器產(chǎn)品也需要強(qiáng)大的硬件加速功能,這時 eFPGA 或許會成為一種選擇。Robert 就表示,未來 5 到 10 年,eFPGA 的市場增長將是驚人的。

Speedcore 系列 IP 產(chǎn)品相較于獨(dú)立的 FPGA 加速器產(chǎn)品的一些優(yōu)勢


2. 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化
eFPGA 這種產(chǎn)品最大的優(yōu)勢是它的可編程性和靈活性,但是作為一種市場化、產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品,太多的靈活性也可能成為一個問題,增加供應(yīng)商的維護(hù)成本。我們都知道 ARM 每一代產(chǎn)品都有明確的 IP 內(nèi)核架構(gòu)和產(chǎn)品規(guī)格,是作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品提供給客戶的,客戶再根據(jù)自己的需求進(jìn)行相應(yīng)板卡資源的配置。交流中,Robert 向與非網(wǎng)記者表示,Achronix 的 Speedcore 產(chǎn)品可根據(jù)客戶的需求定制邏輯單元等參數(shù),根據(jù)定制化產(chǎn)品向客戶收取數(shù)額不等的授權(quán)費(fèi)用。這在目前 Achronix 面向高端,僅把 Top 20 的芯片廠商作為目標(biāo)客戶的前提下還不成問題,但如果它想要做到 ARM 那樣的生態(tài)和規(guī)模,為更多客戶服務(wù)時,為每個客戶定制硬件參數(shù)就變得不切實(shí)際了。


個人認(rèn)為,這是 Achronix 目前尚在探索商業(yè)模式和發(fā)展路徑時的一種初期的想法,為公司未來長遠(yuǎn)考慮,針對不同工藝節(jié)點(diǎn),形成標(biāo)準(zhǔn)化、給出適用于不同應(yīng)用場景的幾個特定的產(chǎn)品規(guī)格才是正解。


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Achronix Semiconductor Corporation是一家總部位于加利福尼亞州圣克拉拉的無晶圓廠半導(dǎo)體公司,提供高性能FPGA解決方案。

Achronix Semiconductor Corporation是一家總部位于加利福尼亞州圣克拉拉的無晶圓廠半導(dǎo)體公司,提供高性能FPGA解決方案。收起

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與非網(wǎng)總編。所知有限,不斷發(fā)現(xiàn)。抱持對技術(shù)、產(chǎn)業(yè)的熱情和好奇,以我所知、所見,真實(shí)還原電子產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和前沿趨勢。

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