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龙头归来,FPGA能否焕发行业新机?
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FPGA(现场可编程门阵列)作为一种可重构的集成电路,具有灵活性高、并行处理能力强、可扩展性好等优势,在数据中心、5G 通信、汽车电子、工业自动化等领域都有着很强的应用潜力。可是自从 Altera(2015 年)和赛灵思(2022 年)两大龙头企业被收购后,整个行业的发展并不顺利,尽管面对人工智能、自动驾驶等新的机会,市场规模仍然停留在百亿美元左右,并未取得明显增长。不过,最新消息显示,Altera 已于 4 月 14 日从英特尔独立,重新成为全球最大的独立 FPGA 半导体解决方案公司。独立后的 Altera 将获得更大的自主性,亦将深耕数据中心、边缘 AI 推理等市场。重新迎来龙头回归的 FPGA 行业,能否焕发新的发展契机?

Altera 有望迈入 "2.0 时代 "

Altera 成立于 1983 年,一直专注于设计、开发和销售高性能 FPGA、CPLD 和结构化 ASIC 等产品,与赛灵思公司一起被认为是 FPGA 领域领先的供应商。Altera 也不断推出新品,如 MAX 系列、Cyclone 系列和 Agilex 系列等,满足不同市场需求。

2015 年,英特尔以 167 亿美元收购 Altera,将其整合为英特尔可编程解决方案事业部(PSG),期望借助 Altera 的 FPGA 技术拓展数据中心和高性能计算市场。然而,在英特尔的组织架构下,Altera 的决策流程变得冗长,难以快速响应市场变化,整体发展并不顺利,也拖累了整个 FPGA 行业的发展创新进程。

新的转机似乎正在出现——英特尔于 4 月 14 日宣布将以 87.5 亿美元估值向私募巨头银湖资本出售 Altera 业务 51% 的股份,英特尔保留剩余 49% 股份。银湖资本将主导 Altera 的运营。

对此,业界的解读为,Altera 有望迈入 "2.0 时代 "。Altera 将实现运营独立,半导体行业资深人士拉吉布 · 侯赛因 ( Raghib Hussain ) 将担任 Altera 新的首席执行官。拉吉布 · 侯赛因曾任 Marvell 产品与技术总裁、Cavium 首席运营官,并参与创立网络安全公司 VPNet,丰富的履历涵盖芯片设计、商业化及企业战略全链条,具备推动 FPGA 创新的能力。

银湖资本也对 Altera 的独立运营也寄予厚望,希望凭借 FPGA 的硬件可重构特性,在数据中心、边缘 AI 计算,以及 5G 基站、自动驾驶、工业自动化等领域取得更多市场机会。

FPGA 的停滞与衰微

FPGA 尽管在先天上具有很多潜在优势,如上文所述的,硬件可重构、灵活性高、并行处理能力强、可扩展性好等,这在用户需要处理多个任务,实现高度并行计算的时候,比如实现高效的网络加速、存储加速、人工智能模型训练和推理等,具有很大的优势。但是,FPGA 作为一个处理器类型,需要克服的问题也不少。

首先,FPGA 的一大硬伤是单价过高。FPGA 的可编程是用资源冗余来实现的,同样功能的 FPGA 裸片尺寸是等效 ASIC 的数倍。资源冗余意味着更高的成本,而成本是需要用户来买单的。

其次,FPGA 的功耗较高。FPGA 内部包含了大量的可配置逻辑单元、存储单元和布线资源等。在进行大规模数据处理或复杂算法运算时,需要多个逻辑单元协同工作,每个逻辑单元都有一定的静态和动态功耗,累加起来就会使整体功耗上升。以至于有用户在前期原型验证阶段使用 FPGA,后期则转为 ASIC,速度可以更快且功耗更低。

第三,FPGA 的生态较弱。这与 FPGA 的硬件编程语言复杂,工具链复杂且不统一,有一定关系;更与当前的 FPGA 行业缺乏独立大型龙头企业带动相关联。但是,实现任何功能都需要进行编程,如果缺少算法和工具支持,什么都需要客户自己设计,或者找合作方深度定制,这条路就会充满荆棘。

其实,存在问题并不可怕。任何一种半导体产品或技术类型都有先天的优势与劣势。关键是从业企业如何作为。回想当初 FPGA 刚刚繁荣起来的时候,像极了一位朝气蓬勃的年轻人,到处挤占市场,几乎把手伸向 MCU、CPU、DSP、ASSP 等处理器的各个领域。然而,时过境迁,现在的 FPGA 市场行动已经慢了下来。特别是在两大龙头企业被收购后,企业独立性和可获得的行业资源都受到很多限制。

与此同时,竞争对手却在不断更新迭代。AI 浪潮下,数据中心云端 AI 训练与推理、高性能计算、视频处理等任务越来越多地使用通用 GPU,而不是 FPGA。过去,互联网云厂商亚马逊 AWS、微软 Azure 等使用 FPGA 进行网络加速的场景,现在已被通用 GPU 和定制芯片(如 TPU)所取代。

2015 年英特尔以 167 亿美元收购 Altera,试图通过 FPGA 技术增强数据中心竞争力,但该业务始终未达预期。2024 财年,Altera 的营收仅为 15.4 亿美元,GAAP(通用会计准则)毛利润 3.61 亿美元,GAAP 运营亏损 6.15 亿美元。

龙头企业可能有哪些新作为?

Altera 独立或许是 FPGA 行业重新焕发的一个新契机。根据业界人士的分析,Altera 独立后,公司的运营将更加灵活,可以加大研发投入与创新力度,优化行业生态,将能更加主动地推动市场格局变化,促进市场规模的增长。同时,Altera 独立运营,不必非要选择英特尔作为晶圆供应商,可以有更大的独立自主权。此前 Alera 独立运营时就得力于与台积电的深度合作。

未来,随着 Altera 独立运营工作的展开,首先是应抓住当前边缘 AI 推理的巨大商机。随着企业运营的节奏日益加快,人们对快速响应的期望日益提升,决策逐渐从数据中心转向网络边缘。更多企业将人工智能和机器学习算法的计算能力及具有 AI 功能的设备安排在边缘,以提升数据处理能力。FPGA 丰富的可编程半导体解决方案、软件和开发工具组合,可以提供加速客户技术创新所需的可靠性和灵活性。

其次是推进架构和工艺的创新。用户对芯片产品在资源、性能、功耗、成本等方面的要求是永无止境的。因此,需要小到一家企业、大到一个行业,在系统架构、工艺设计、工具有效性方面进行持续的创新,如此才能不断满足用户需求。

第三是不断完善产业生态和工具链。不管硬件多 " 牛 ",集成多少计算单元,工具链的易用性都是重中之重,用户不会过多关心你的底层架构,丰富好用的工具,方便对底层计算资源调用,同时表现出良好的效率和性能,才是用户最关心的。FPGA 厂家必须重视产业生态的建设,只有把生态丰富起来,才可以让用户多起来。

Altera 和赛灵思分别被英特尔与 AMD 并购后,FPGA 行业的存在感日渐降低。反而是数家中国本土 FPGA 厂家,安路科技、高云半导体、京微齐力、成都华微科技等,在中小规模 FPGA 领域做得有声有色。这种情况下,FPGA 行业其实需要一家具有一定实力的行业龙头企业来带动和提振。此次,英特尔因为消化不良而让 Altera 独立,或许正是 FPGA 行业迈入新的发展阶段的一次机会。

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