Achronix的eFPGA距离成为FPGA领域的ARM还差几步?

2017-06-20 16:07:16 来源:EEFOCUS
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关注FPGA发展的朋友应该都清楚,FPGA这种技术和产品形式在经历过一个分布式发展的阶段后已经在走向集中,尽管还有新入者不断在尝试,但赛灵思和Altera两大巨头唱主角的市场格局已经持续多年,而在Altera被英特尔收购之后,我们仿佛感受到了赛灵思的落寞,业内一直在猜测赛灵思距离被收购也或将不远了。

在技术上,FPGA一直走在努力替代ASIC/ASSP的路上,近年来赛灵思、Altera都极力推崇的SoC FPGA也在很多应用场景中找到了市场空间。调研机构Global Market Insights的最新报告显示,2014年FPGA市场规模为52.7亿美元,在2015~2022年间将出现8.4%的年复合成长率,远高于半导体市场的整体表现,到2022年规模可望超过99.8亿美元。

 

Achronix公司董事长兼CEO Robert Blake


这家调研机构在给出这份报告的时候也许并未意识到FPGA领域正在迎来一场变革,一种可能改变FPGA游戏规则的产品已经出现,那就是嵌入式FPGAeFPGA),这种产品也许会让上面的预测数据出现更大改观。“我们在去年推出的Speedcore嵌入式加速器FPGA IP产品具有超高带宽和超低延迟的特点,更适用于硬件加速器这一市场。有赖于采用这一产品的客户今年将实现量产,Achronix公司今年的营收将超过1亿美元。”近日在一次国内媒体见面会上,Achronix公司董事长兼CEO Robert Blake对与非网记者如是说。

 

Achronix的营收预期,从右侧饼图可以看到到2020年该公司营收可达4亿~5亿美元,而对照下2016年FPGA市场的营收表现,排在第4位的Lattice全年营收为1.44亿美元,排在第3位的美高森美全年营收为2.97亿美元,显然Achronix公司有望在2020年进入FPGA市场的TOP 3供应商名单

2016年FPGA厂商营收情况(单位百万美元)


eFPGA如何来到台前
eFPGA作为IP这种产品形式并不新鲜,QuickLogic、Flex Logix等公司也都在做,而营收破亿美元规模直到Achronix Speedcore系列的出现才发生,这其中涉及到一个技术和市场环境的变化问题。其中包括:
1. 摩尔定律失效。很多年来,摩尔定律都扮演着推动芯片产业前进的角色。而这个在过去能够提供更小、更便宜且更快芯片的定律逐渐失效了。虽然在其指导下,还能提高芯片的集成度且降低功耗,但是当中很多的技术演进已经宣告结束。这样导致的一个结果是,在高端市场,产品迭代周期变长了。需要长设计周期的网络和通信芯片是典型的对先进工艺制程有强烈依赖的市场,它们的设计周期长而且在掩膜方面的花费200万到500万美元之间。但现在的问题是,类似协议和封包这样的标准一直在快速变化。过去的应对方法是每隔几年就重新设计芯片,以满足市场需求,但这样的流程让成本也逐渐增加。另外,数据中心对芯片的可编程化需求日益提升,因为只有这样做,他们才能够在系统内实现自动升级,进而达到优化成本,进行定制化设计,提高竞争力的目的。eFPGA的出现很好的解决了这些问题。

2. 更多MCU厂商求变。在以微控制器(MCU)为代表的低端市场,eFPGA已经成功吸引了大家的注意力。这是因为厂商都希望通过提高芯片出货量来增加利润,而使用FPGA可以为不同客户量身定做提供某一种MCU的多种版本从而提高出货量。

例如,众所周知MCU拥有很多的款型以满足不同的应用场合。在旧的工艺节点,我们可以为同一款MCU设计多个有不同的串行总线协议(I2C, SPI, UART等等)的芯片版本以满足不同的需求(因为在旧的工艺节点芯片制造成本比较低)。现在的微控制器已经推进到40nm,而他们的掩膜成本也高达100万美元,这样使用eFPGA来实施定制化MCU而不是设计多个芯片版本可以大大提高效率。


3. 机器学习、大数据等应用的快速发展。在数据中心领域,FPGA是一个不能忽视的重要角色。尤其是现在数据的大爆发,对数据中心的需求激增,进而提高了对服务器降温和功耗的需求,具有天然优势的FPGA的受关注度自然也水涨船高。 那些原本跑在主处理器上,使用软件实现的功能,也可以使用FPGA以硬件编程方式实现,且这种方式更加节能。eFPGA提供了一种高带宽、低延迟、低功耗和低成本的产品选择。

 

加速器芯片市场预测,以及Achronix公司在此市场的份额预测,可以看到,到2020年,整个加速器芯片市场规模达到近120亿美元,而Achronix公司市场份额将从2017年的0.5%增长到2%


4. eFPGA本身技术发展。eFPGA在提供很大的设计灵活性的同时也会让传统的SoC的设计更加复杂,这样,在提供可媲美传统独立FPGA产品的性能的同时,eFPGA产品供应商所提供的设计工具的易用性就显得十分重要。“我们在设计工具方面投入了很大的精力,并且经过多年的技术沉淀和优化,目前Achronix的ACE设计工具功能非常强大,且方便掌握,一个有设计经验的工程师通常1到2个月就可以熟练使用。”Robert介绍。另外以eFPGA IP进行SoC设计时的验证测试也是个问题,对此Robert给出的回复是Achronix会为客户提供完整测试服务。

 

Achronix产品路线,2017年该公司将推出针对2.5D封装的Speedchip解决方案


Achronix距离成为FPGA领域的ARM还差几步
eFPGA这种产品形式的出现可以说改写了FPGA产品的走向。在此之前FPGA和ASIC/ASSP产品是互相替代的对立面,而eFPGA变成了ASIC产品设计的一个可选项,让ASIC更加强大,两者也站在了更紧密的合作伙伴的同一战线上,这也必将让传统FPGA领域的竞争格局发生一些有趣的变化,相当于eFPGA厂商借助ASIC厂商的强大阵营在跟传统FPGA供应商对战,市场又要热闹起来了。

而作为一种IP授权形式存在的eFPGA,自然会让我们想到控制器领域的ARM,至于以IP授权创造巨大市场价值的ARM的神话能否在FPGA领域重演,与非网记者有几点关注:
1.市场规模
ARM能够拥有今天的影响力跟其产品能否覆盖最大的一个终端市场即消费电子有关。而eFPGA基于目前的产品形式和成本考虑,还很难进入这样一个量级的市场。Robert坦言,Achronix推出的Speedcore系列面向的是一些高端市场,包括数据中心的机器学习、汽车ADAS、5G无线、网络加速、SQL加速以及网站加速等,这些也是对硬件加速有迫切需求的一些应用。但考虑到目前Achronix的eFPGA IP产品已经较传统独立FPGA产品的成本降低了90%,同时伴随着智能化程度的不断提升以及人工智能在消费电子领域的可能的应用前景,不排除有一天消费市场的处理器产品也需要强大的硬件加速功能,这时eFPGA或许会成为一种选择。Robert就表示,未来5到10年,eFPGA的市场增长将是惊人的。

 

Speedcore系列IP产品相较于独立的FPGA加速器产品的一些优势


2.产品标准化
eFPGA这种产品最大的优势是它的可编程性和灵活性,但是作为一种市场化、产业化的产品,太多的灵活性也可能成为一个问题,增加供应商的维护成本。我们都知道ARM每一代产品都有明确的IP内核架构和产品规格,是作为一种标准化的产品提供给客户的,客户再根据自己的需求进行相应板卡资源的配置。交流中,Robert向与非网记者表示,Achronix的Speedcore产品可根据客户的需求定制逻辑单元等参数,根据定制化产品向客户收取数额不等的授权费用。这在目前Achronix面向高端,仅把Top 20的芯片厂商作为目标客户的前提下还不成问题,但如果它想要做到ARM那样的生态和规模,为更多客户服务时,为每个客户定制硬件参数就变得不切实际了。


个人认为,这是Achronix目前尚在探索商业模式和发展路径时的一种初期的想法,为公司未来长远考虑,针对不同工艺节点,形成标准化、给出适用于不同应用场景的几个特定的产品规格才是正解。


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高扬
高扬

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