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独立的FPGA已经走向终结?

1984年，Ross Freeman与同事共同创立了赛灵思公司，并推出了世界上第一颗真正意义上的FPGA芯片XC2064，一个全新的行业就此诞生 。
2020年，历经36年发展的赛灵思公司早已成为硅谷中的明星公司，FPGA行业也今非昔比 。5G、AI为这个行业带来了难得的机会，广阔的发展空间就在眼前，但是领头者赛灵思公司却突然陷入了收购的传闻中 。人们不禁会发问，独立的FPGA已经走向终结了吗？
隐忧
收购传闻的主角之一AMD公司，在杰出的女性CEO Lisa Su的带领下，已经走出了昔日的泥潭，迈入了自己的黄金时期 。收购赛灵思，将给AMD增加一个重要的筹码，为同老对手Intel、NVIDIA在后续的较量中积蓄能量 。
赛灵思自身的表现似乎也不错，2021财年Q1的营收为7.27亿美元，毛利率达到了68%，尽管受疫情影响，业绩仍超过预期 。目前其市值约为 260 亿美元，股价今年迄今上涨约9％，仅次于标普500指数7%涨幅 。
在公司第四任CEO Victor Peng的带领下，赛灵思的业务转型也有条不紊地进行着 。被寄予厚望的自适应计算加速平台（ACAP）于2019年6月正式实现了出货，并在今年获得了三星的5G设备大单；200千兆SmartNIC解决方案正在进行概念验证；一级OEM客户之一有望在本季提高RFSoC Gen2芯片的产量，以用于北美部署的Sub-6GHz的大规模MIMO无线电应用 。
一切都在正轨，为什么突然出现收购传闻？如果近距离地观察赛灵思和FPGA行业，会发现潜伏着很多隐忧 。

独立的FPGA已经走向终结?
文章插图
首先，尽管赛灵思的股价不断上升，但是中美贸易战还是严重地伤害了它 。特别是失去了华为，使其6%～8%的营收化为乌有 。今年2月份有媒体报道，赛灵思将在圣何塞总部裁减123名员工，被普遍认为是受到了华为禁令的影响 。
更大的伤害来自于华为禁令对全球5G部署的冲击 。在2019年，Victor Peng将赛灵思的业绩归结为“韩国的5G部署以及中国、美国5G部署进入准备期” 。但在2020年，5G的发展速度低于了原先的预期，赛灵思的出货计划受到了影响 。
第二，与老对手Altera的缠斗也陷于胶着状态 。从行业发端开始，赛灵思就一直领先于Altera（这与Intel和AMD的局面很像） 。2015年后情势为之一变， Altera（现在为Intel PSG）被Intel收购以后，凭借母公司强大的资金和技术实力，开始频频向赛灵思发起挑战 。
2016，赛灵思将FPGA带入了16nm工艺，Intel立即以14nm工艺来回击 。赛灵思推出了ACAP，Intel也应对以Agilex FPGA 。赛灵思前脚推出拥有了350亿颗晶体管的Virtex UltraScale+ VU19P，Intel的Stratix 10 GX 10M就以433亿个晶体管抢回了冠军宝座 。赛灵思与对手的差距没有能够扩大，两者的营收额已经比较接近 。
这是一场不对等的竞争，赛灵思面对的对手Intel实力远超自己，时间越长对其越加不利 。
最后一点，FPGA的工艺已经进入7nm节点，生产成本大幅增加 。国内某FPGA厂商负责人何辉（化名）认为，当FPGA的工艺继续进化，需要的资金量会越来越大，这时就要看公司能不能承受了 。像赛灵思这样的公司一直在冲高端芯片市场，未来能否持续盈利，业界一直有怀疑的声音 。
仔细分析赛灵思的业绩，也能看出这种疑问是有根据的 。
2018年开始，赛灵思的营收有了飞跃式增长，利润却没有相应增长 。从长期来看，技术进步的不确定性带给赛灵思更多的是风险 。
尴尬处境
FPGA是一种很特殊的芯片，是由电路进行编程的芯片，可以通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能 。
与全定制的ASIC（Application Specific Integrated Circuit专用集成电路）不同，FPGA属于半定制电路 。理论上，如果FPGA提供的门电路规模足够大，通过编程可以实现任意ASIC和DSP（数字信号处理器）的逻辑功能 。
由于可编程灵活性高、开发周期短，FPGA一直被希望能取代ASIC 。实际上，其也占据不少ASIC的市场份额 。但是，这场战斗至今没有真正的胜者 。
一个很有意味的新闻是，诺基亚与博通公司达成合作，为其5G无线产品打造定制芯片组 。原因是诺基亚希望加快其5G产品芯片从较昂贵的FPGA向定制半导体的转变 。通信一向是FPGA的应用重镇，被ASIC侵入，说明其还远远没有绝对的控制能力 。
在通信领域，FPGA主要用在基站收发器的基带中 。5G时代来临，由于通道数的增加，计算复杂度随之增加，所用FPGA的规模也将增加 。因为FPGA的定价与片上资源正相关，而收发器的主要成本和功耗由基带部分贡献，未来技术复杂度将再次推升收发器成本，FPGA的成本势必增高 。对价格非常敏感的通信设备厂商因而再次将目光锁定了ASIC 。
利空还不仅于此，FPGA本身的发展亦遇到了瓶颈 。“如果FPGA还是沿用原来的那种架构技术，就是一味堆积逻辑资源，这条路已经快到尽头了 。”国内另一家FPGA厂商负责人黄霖（化名）认为FPGA架构需要革新 。
业界有种看法，认为FPGA不断堆积各种资源，越来越像ASIC 。为了填补各种功能空缺，FPGA厂商仅靠自身也是不行的 。
何辉就认为，FPGA里面需要的IP越来越多，现在只需要 SerDes、ADC或者是Arm核，这些都还比较简单 。随着以后产品功能的丰富，IP继续增多，一家FPGA公司不可能自己全部来研发，肯定要与外部做融合 。
赛灵思的ACAP就是各种计算架构融合的产物，不再是单纯的FPGA，其目标是成为一个“更主流的计算平台，和CPU、GPU一样站在同等重要的基础计算设施的位置” 。
这个宏大的理想离实现的那一天还很遥远 。自身的局限决定FPGA还要屈居配角很多年：与CPU或GPU相比，FPGA的基本单元算力有限 。与ASIC相比，FPGA的速度存在着不小的差距 。
在当下最火热的数据中心领域，FPGA都是配合CPU一起使用，被称之为加速器 。Intel采取的就是这种策略，以Xeon为代表的处理器搭配FPGA为核心的加速器，两者各司其职，协同作战 。
赛灵思将战略中心也放在数据中心上面，其产品也以加速卡的形式出现 。但是双拳难敌四手，如果想要更进一步，必须有CPU的配合 。从这一点而论，与AMD联手是最为理想的 。
值得注意的是，赛灵思和Intel占据了90%的市场份额，如果赛灵思被AMD收购，独立的FPGA大厂就所剩无几，FPGA这个独立的种类是否就会彻底边缘化呢？
收购：利好或利空
如果这次收购成功，后续会有怎样的状况？
这里，可以参照Intel对Altera的整合状况 。收购之后，Intel陆续推出了一些重要产品，PSG部门业绩也在稳步增长 。但是业内人士认为，这5年并不算特别成功 。首先，该收购削弱了Altera作为纯FPGA厂商的发展能力，没有使其走上非常快速发展的道路 。其次，FPGA加CPU这种大规模量产的整合类型产品，也还没有在Intel业务收入中扮演特别重要的一个角色 。
“异构整合这条路并没有错，只是Intel收购Altera可能稍微早了一点 。”黄霖认为，市场现在开始逐渐接受CPU+FPGA的产品组合，AMD的收购也许恰逢其时 。
其实，无论对FPGA还是CPU、GPU，异构整合都是已经能看见的发展道路 。尤其是SiP封装的崛起，更是为异构整合提供了坚定的技术基础 。钰创科技董事长卢超群博士就曾表示，异构集成已成为21世纪系统级芯片的主流技术 。
“如果这次收购不成功，赛灵思也可能会收购一些小型的CPU、AI芯片公司，继续异构整合这条道路 。”黄霖推测 。赛灵思此前收购国内AI芯片公司深鉴科技，就可视为这个战略中的一步 。
技术路线的发展会是如此，到了市场层面，情况又有不同 。
业内人士告诉集微网采访人员，Altera被收购之后，全线FPGA产品都出现涨价的情况 。同时，由于市场聚焦的转变，部分中低端的碎片化市场也被释放出来，这就给了国内FPGA公司很多机会 。
“如果AMD收购赛灵思以后，销售政策会有怎样的变化，对于买芯片的人有什么影响还都很难评估 。但是，如果产品涨价，就会使得一些用户去选择国内厂商 。”何辉判断 。
近年来，国内FPGA市场发展迅猛 。2018年时，国内FPGA市场规模为120亿元，预计到2023年，将有望达到460亿元的规模 。即使赛灵思和Intel能释放一小部分市场空间，也将给国内厂商很大的成长机会 。同时，国产FPGA产品也将在2020年开始，陆续进入28nm工艺节点，具备了替代两巨头中低端产品的条件 。
但是，赛灵思和Altera相继被收购，还是带给国内厂商一些启示 。如果异构融合是FPGA发展的终点，国内FPGA企业应该早做准备 。
【独立的FPGA已经走向终结?】 实际上，国内厂商也并非没有准备 。“所谓的融合，按国内的说法就是借势取势，大家携手走合作共赢的一条路 。实际上，我们最近也在琢磨这些问题，并开始朝这个方向努力了 。”何辉表示 。
责任编辑:tzh

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