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

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(guò)一個(gè)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(chǎng)格局已經(jīng)持續(xù)多年，而在 Altera 被英特爾收購(gòu)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(cè)賽靈思距離被收購(gòu)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(lái)賽靈思、Altera 都極力推崇的 SoC FPGA 也在很多應(yīng)用場(chǎng)景中找到了市場(chǎng)空間。調(diào)研機(jī)構(gòu) Global Market Insights 的最新報(bào)告顯示，2014 年 FPGA 市場(chǎng)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(zhǎng)率，遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體市場(chǎng)的整體表現(xiàn)，到 2022 年規(guī)模可望超過(guò) 99.8 億美元。

Achronix 公司董事長(zhǎng)兼 CEO Robert Blake

這家調(diào)研機(jī)構(gòu)在給出這份報(bào)告的時(shí)候也許并未意識(shí)到 FPGA 領(lǐng)域正在迎來(lái)一場(chǎng)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(huì)讓上面的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)更大改觀?！拔覀?cè)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(chǎng)。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(yíng)收將超過(guò) 1 億美元?！苯赵谝淮螄?guó)內(nèi)媒體見(jiàn)面會(huì)上，Achronix 公司董事長(zhǎng)兼 CEO Robert Blake 對(duì)與非網(wǎng)記者如是說(shuō)。

Achronix 的營(yíng)收預(yù)期，從右側(cè)餅圖可以看到到 2020 年該公司營(yíng)收可達(dá) 4 億~5 億美元，而對(duì)照下 2016 年 FPGA 市場(chǎng)的營(yíng)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(chǎng)的 TOP 3 供應(yīng)商名單

2016 年 FPGA 廠商營(yíng)收情況（單位百萬(wàn)美元）

eFPGA 如何來(lái)到臺(tái)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(yíng)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(gè)技術(shù)和市場(chǎng)環(huán)境的變化問(wèn)題。其中包括：
1. 摩爾定律失效。很多年來(lái)，摩爾定律都扮演著推動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的角色。而這個(gè)在過(guò)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(gè)結(jié)果是，在高端市場(chǎng)，產(chǎn)品迭代周期變長(zhǎng)了。需要長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期的網(wǎng)絡(luò)和通信芯片是典型的對(duì)先進(jìn)工藝制程有強(qiáng)烈依賴的市場(chǎng)，它們的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)而且在掩膜方面的花費(fèi) 200 萬(wàn)到 500 萬(wàn)美元之間。但現(xiàn)在的問(wèn)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(guò)去的應(yīng)對(duì)方法是每隔幾年就重新設(shè)計(jì)芯片，以滿足市場(chǎng)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(duì)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(dòng)升級(jí)，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化成本，進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，提高競(jìng)爭(zhēng)力的目的。eFPGA 的出現(xiàn)很好的解決了這些問(wèn)題。

2. 更多 MCU 廠商求變。在以微控制器（MCU）為代表的低端市場(chǎng)，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(guò)提高芯片出貨量來(lái)增加利潤(rùn)，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(chǎng)合。在舊的工藝節(jié)點(diǎn)，我們可以為同一款 MCU 設(shè)計(jì)多個(gè)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(wàn)美元，這樣使用 eFPGA 來(lái)實(shí)施定制化 MCU 而不是設(shè)計(jì)多個(gè)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(gè)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(duì)數(shù)據(jù)中心的需求激增，進(jìn)而提高了對(duì)服務(wù)器降溫和功耗的需求，具有天然優(yōu)勢(shì)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(chǎng)預(yù)測(cè)，以及 Achronix 公司在此市場(chǎng)的份額預(yù)測(cè)，可以看到，到 2020 年，整個(gè)加速器芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到近 120 億美元，而 Achronix 公司市場(chǎng)份額將從 2017 年的 0.5%增長(zhǎng)到 2%

4. eFPGA 本身技術(shù)發(fā)展。eFPGA 在提供很大的設(shè)計(jì)靈活性的同時(shí)也會(huì)讓傳統(tǒng)的 SoC 的設(shè)計(jì)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(shí)，eFPGA 產(chǎn)品供應(yīng)商所提供的設(shè)計(jì)工具的易用性就顯得十分重要?！拔覀?cè)谠O(shè)計(jì)工具方面投入了很大的精力，并且經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)沉淀和優(yōu)化，目前 Achronix 的 ACE 設(shè)計(jì)工具功能非常強(qiáng)大，且方便掌握，一個(gè)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師通常 1 到 2 個(gè)月就可以熟練使用?！盧obert 介紹。另外以 eFPGA IP 進(jìn)行 SoC 設(shè)計(jì)時(shí)的驗(yàn)證測(cè)試也是個(gè)問(wèn)題，對(duì)此 Robert 給出的回復(fù)是 Achronix 會(huì)為客戶提供完整測(cè)試服務(wù)。

Achronix 產(chǎn)品路線，2017 年該公司將推出針對(duì) 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(shuō)改寫(xiě)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(duì)立面，而 eFPGA 變成了 ASIC 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)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(jìng)爭(zhēng)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(yíng)在跟傳統(tǒng) FPGA 供應(yīng)商對(duì)戰(zhàn)，市場(chǎng)又要熱鬧起來(lái)了。

而作為一種 IP 授權(quán)形式存在的 eFPGA，自然會(huì)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(chǎng)價(jià)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(chǎng)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(gè)終端市場(chǎng)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(gè)量級(jí)的市場(chǎng)。Robert 坦言，Achronix 推出的 Speedcore 系列面向的是一些高端市場(chǎng)，包括數(shù)據(jù)中心的機(jī)器學(xué)習(xí)、汽車 ADAS、5G 無(wú)線、網(wǎng)絡(luò)加速、SQL 加速以及網(wǎng)站加速等，這些也是對(duì)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(shí)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(chǎng)的處理器產(chǎn)品也需要強(qiáng)大的硬件加速功能，這時(shí) eFPGA 或許會(huì)成為一種選擇。Robert 就表示，未來(lái) 5 到 10 年，eFPGA 的市場(chǎng)增長(zhǎng)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(shì)

2. 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化
eFPGA 這種產(chǎn)品最大的優(yōu)勢(shì)是它的可編程性和靈活性，但是作為一種市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品，太多的靈活性也可能成為一個(gè)問(wèn)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(wèn)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(shí)，為每個(gè)客戶定制硬件參數(shù)就變得不切實(shí)際了。

個(gè)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(shí)的一種初期的想法，為公司未來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，針對(duì)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(chǎng)景的幾個(gè)特定的產(chǎn)品規(guī)格才是正解。

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