写在AMD收购赛灵思之后，国产FPGA厂商的结局早已注定？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）2015年12月29日，当英特尔正式宣布以167亿美元完成对Altera收购时，大部分半导体从业者都有一个疑问，那就是英特尔为什么要收购Altera？
 
7年后，历史又以两个不同的主角再一次重演。2022年2月14日，AMD宣布以全股份交易（all-stock transaction）方式完成对赛灵思（Xilinx）的收购。这一次疑问句变成了，AMD为什么要收购赛灵思？
 

图源：AMD官网

 

两大头部FPGA厂商被收购的原因

2015年，时任英特尔公司全球副总裁兼PC客户端事业部总经理的施浩德(Kirk Skaugen)在谈到英特尔为什么要收购Altera时，他给出了三点原因，可以简单归纳为：延续、增强和开拓。
 
延续是指通过收购Altera，英特尔可以继续稳定高效地推动摩尔定律。施浩德在当时指出，FPGA因为其特殊的工艺技术和商业模式，导致其可以继续按摩尔定律发展。FPGA静态可编程以及动态可重构的灵活性，使得其与处理器能够创新融合，打造新型的异构处理器，兼具处理器的高性能和FPGA的灵活性。
 
我们今天是基于事件的再分析，因此笔者在此做一些补充，过去几年我们看到除了FPGA和处理器本身的融合，FPGA的IP创新，以及设计工具的智能化水平提高，实际上也是在帮助加速芯片设计，延续摩尔定律。
 
增强是指通过收购Altera，英特尔可以巩固自己在数据中心的领导地位。凭借多核CPU和GPU，英特尔在数据中心部署方面一直占据首位。施浩德在当时的解读中谈到，CPU 和 GPU 都遇到了单位功耗性能的瓶颈壁垒，而FPGA则让低功耗、高吞吐量和低时延成为可能，让英特尔处理器具有更高的定制性，且能够进一步融合其他产品。
 
在这方面，当AMD还没有传出要收购赛灵思时，笔者从赛灵思方面也听到过类似的观点，功耗会是数据中心的大问题，而如果只保证功耗，通用芯片加通用软件便没有足够的计算效率，因此要做架构创新，围绕应用场景设计芯片，这也是FPGA的强项。
 
开拓一词我们需要站在2015年这一时间点去看，在经历了几年的沉淀和发展之后，物联网在2015年时属于潜力初显，蓄势待发。英特尔在Computex2015推出了大量嵌入式物联网的解决方案，而有了FPGA，这些方案不仅性能将得到增强，且适用性也大大增加。
 
笔者将物联网和FPGA的结合进一步细化一下，有几个优势会格外突出。首先是低功耗FPGA在传感器监测方面的应用，在保证低功耗的同时也保证了智能唤醒的特性；其次，FPGA能够帮助物联网方案解决一些不兼容接口的问题，让开发更具效率且不受限制。
 
而当AMD完成对赛灵思的并购之后，AMD总裁兼首席执行官苏姿丰博士（Dr. Lisa Su）提到了一些不一样的词汇：自适应、人工智能引擎和软件专业知识。
 
在展开讲AMD这些理由之前，我们先谈两点英特尔和AMD看重FPGA头部公司的共同点。一个是人才，这一点无需过多赘述，作为全球领先的两大FPGA厂商，赛灵思和Altera的人才储备是大量且丰富的；另一个是领先的FPGA产品，从两个不同的时间节点来看，Altera和赛灵思都在被收购的时间点上，提供着全球顶尖水平的FPGA产品，无论是工艺方面还是产品性能方面。
 
谈到苏姿丰博士提到的自适应，这一产品特性几乎是贯穿FPGA的应用链条，在通信领域的应用中，我们看到基于FPGA的自适应滤波和自适应串口通信等，在基于FPGA做SoC和ASIC等开发时，还有自适应的性能分析，而开发者还围绕FPGA开发出来面向各种应用的自适应算法。
 
而AMD着重提到的是FPGA的自适应高性能运算。FPGA的这一特性，相信从事高性能运算芯片及应用开发的从业者会有明显的体会，由于处理器无法满足高性能应用软件的需求，开发者们首先想到的解决方案是开发协处理器，但成本高、周期长的特性使得再去开发一款协处理器很难适应当前快速发展的需求变化，那么FPGA就是最佳的选择。
 
硬件无法很好适配软件最突出的领域就是AI，同时AI应用需要的低延迟、高性能、高可靠性、高性价比等性能也是FPGA擅长的。在这方面，我们看到赛灵思在2020年推出了Vitis统一软件平台，赛灵思的想法是，所有的电子系统应该是自适应的，这样才能跟上创新的速度。Vitis和Vitis AI开发工具能够让AI开发者用自己的语言开发应用，也可以使用相关的架构和库进行开发。
 
同时，赛灵思也并非只在软件端推动，其ACAP并不是FPGA，而是整合了硬件可编程逻辑单元、软件可编程处理器、以及软件可编程加速引擎的计算平台产品。
 
因此，通过AMD和赛灵思主处理器和协处理器更好的配合，以及赛灵思在自适应高性能运算方面的软硬件综合实力，后续AMD在云计算、边缘计算和智能设备市场确实会更具竞争力。
 
上述其实也提到了一些赛灵思在人工智能引擎和软件专业知识方面的能力，而更能够体现该公司在这方面技术实力的，笔者选取了时任赛灵思人工智能市场总监刘竞秀讲到的一句话，“赛灵思在方案底层定义了高效的指令集和IP，结合成套的工具和SDK为客户提供的接口，客户甚至不需要写任何一行代码，只需要把我们IP资源调用起来，就可以支持不同行业不同场景的应用。”他在题为《FPGA——人工智能计算的加速引擎》演讲中提到。
 
之所以将英特尔和AMD的收购放在一起看，是为了能够从中找到一些共性，无论是站在2015年的时间档口还是2022年，FPGA在灵活性方面的优势都无人出其右，体现在架构创新上，也体现在应用适配上。而在高性能运算领域，FPGA的自适应特性会让高性能运算更普惠，同时作为协处理器或者AI引擎，不仅开发效率更高，同时在功耗和并行运算方面也更具优势。
 

国产FPGA厂商的终局已定？

很明显，英特尔和AMD都希望讲出“1+1>2”的故事，但很显然作为发起收购的一方，英特尔和AMD都会将自己置于前面那个“1”，而加入进来的FPGA以及其他是做增量。
 
同时，从产品形态上看，这两起收购将加速通用计算向异构计算的转型，英特尔和AMD都将花费更多的精力去推动这方面的研发和生态搭建。与此同时，那些不能被大厂看中的FPGA厂商将会越来越被边缘化吗？进一步讲，国产FPGA厂商的出路在哪里？也要找到自己前面的“1”？
 
单纯讲FPGA，即便AI和5G双加持，但其依然会是一个“小而美”的市场。根据Gartner的统计数据，全球FPGA市场规模在2021年是82.94亿美元，到2025年达到125.21亿美元，基本上每一年的同比增长在10%-12%之间。
 

图源：兴业证券

 
因此，总体上全球FPGA市场还是允许独立FPGA厂商去做增量的，可能会在诸如高性能运算领域遇到明显的壁垒，但其他领域的机会并不会因为巨头并购而减少，最终还是要以产品的性价比和性能来说话。看过了上面的分析，我们会发现，在通信、工控和设计支持方面，国产FPGA依然会有大量的替代和新增的发展空间。
 
是的，国产替代会是相当一段时间内，国产FPGA企业的使命，需要在制程、门级数及SERDES 速率等关键指标方面追赶国际大厂，在去除数据中心和高性能运算以外的领域，要做好软硬件的研发和布局。
 
这样的领域有很多，比如ASIC原型设计、汽车、收发器、消费电子、工业、医疗、测试/测量、有线/无线通信等。在这些领域中，除了ASIC 原型设计和有线/无线通信，大部分需求呈现的特点是用量小、技术不稳定、灵活性需求高。那么，国产FPGA厂商想要发展的好，就需要做好创新，新技术带来新的应用周期是FPGA在这些领域成功的秘诀。
 
我们看到很多数据都在讲国内的5G发展全球领先，但国产FPGA在5G通信领域可不领先，而这恰恰是FPGA最大的应用市场。根据笔者此前和FPGA从业者的交流，通信领域对于FPGA一直都是有准入门槛的，无论是信号处理、波束成形、接口处理以及接口转化都是如此。很多时候，由于通信FPGA需要处理大量的运算，千万门级会是一个准入门槛。
 
因此，从传统的FPGA应用以及后续新兴应用来看，国产FPGA还没到抉择独立还是被并购的时候，提升产品力是当下的首要任务。
 
不过，以长远计，FPGA市场“小而美”的特性就会成为国产FPGA的枷锁，或者说是行业的天花板，当年国际厂商扎堆FPGA领域的局面我们已经见识过了，最终的结果一定是所剩无几，这是市场容量决定的，否则便会有大量的创新资源被浪费，无端地增加企业的成本，结果还是会有人顶不住选择退场。
 
因此，国产FPGA在未来一段时间内的发展轨迹便相对清晰，先是提升产品硬实力做好替代和新增市场，然后进行兼并和突围战。这些过程都走完了，才是国产FPGA厂商考虑后续的时候，笔者认为到那个时候，FPGA的“协处理器”特性便会显现，因为单单是FPGA市场是无法讲出高增长的故事的，那么参与到大数据时代的高性能运算中，便会是FPGA必然的方向，无论是合作的形式还是被兼并的形式。
 

写在最后

在当下这个阶段，国产FPGA考虑未来是独立发展还是被兼并还为时尚早，有一点杞人忧天的感觉，这一定是成为产业龙头之后思考的问题。而当下，先不谈IP丰富度和软件生态的问题，即便是FPGA硬件本身，国产FPGA要补的作业还有很多。
 
我个人觉得现阶段对于国产FPGA而言是一个宝贵的窗口期，一方面赛灵思被并购之后，定然会有一部分精力给到和AMD产品融合上面，加上美国政府的一些限制，很多高端FPGA也到不了国内市场，再考虑到原有赛灵思客户因为担忧而更换供应商，这会是一个巨大的机遇，所伴随的挑战就是某某品牌的国产FPGA产品自己能力够不够，以及是否能找到足够的人才应对这些增量需求。