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    • 市场上主流的三款中端FPGA产品对比
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中端FPGA风向变了,Lattice或成为最大赢家

2022/12/14
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阅读需 10 分钟
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根据Frost&Sullivan的预测,全球FPGA需求将从2021年的68.6亿美元增长到2025年的125.8亿美元,年均复合增长率约达到16.4%。但从行业结构的角度上来看,经过近40年的发展,FPGA全球市场竞争格局已经趋于稳定。根据Gartner发布的数据显示,2021年AMD(Xilinx)、Intel(Altera)、Lattice和Microchip的市占率分别达51%、29%、7%和6%,加总后占据全球93%的FPGA市场。

然而,随着Altera 和Xilinx先后被Intel 和AMD收购,这两家巨头开始往更高端的FPGA市场发展,从而配合母公司的数据中心战略。今年9月,AMD宣布Xilinx 7系列产品的生命周期将延长至2035年,要知道有的Xilinx 7系列产品已经在市场上耕耘了10年之久,这意味着在中端FPGA领域,AMD的战略是维持旧有市场,而非增加投入。这对于原本在低端市场发展的FPGA厂商来说是不可多得的机遇

近日,Lattice就推出了全新的Lattice Avant™ FPGA平台,目标是将其擅长的低功耗架构、小尺寸和高性能优势拓展到中端FPGA领域。业内人士认为,Lattice或成为中端FPGA市场的填空和开拓者

什么是中端FPGA?

通常来讲,我们把100k及以下逻辑单元的FPGA称为低端FPGA,100k~500k逻辑单元的FPGA称为中端FPGA,500k以上逻辑单元的FPGA称为高端FPGA

对于FPGA来说,逻辑单元的排列设计和Fab工艺是要密切配合起来的,因此高、中、低端的FPGA采用的制程工艺也会有所不同,所以根据FPGA芯片的具体制程工艺,也能大致区分出它到底属于高、中、低哪个层级。

我们以Lattice的产品为例,可以看到上一代Nexus系列采用的是28nm FD-SOI工艺,整个系列也属于低端FPGA行列,更具低功耗优势;而近期推出的Avant系列采用的则是台积电16nm FinFET工艺,整个系列就属于中端FPGA行列。

当然,有的小伙伴可能要问,为什么低端FPGA就不能用更先进的制程工艺,这难道是“市场歧视”?事实上并非如此,比如说100k逻辑单元的FPGA就不适合用16nm FinFET工艺,因为它的逻辑单元的Fabric面积不大,如果采用16nm可以做得很小,但外面的I/O没办法随着工艺从28nm缩减到16nm,如此一来很多的die size会被浪费掉。

当然,从低端FPGA迭代到中端FPGA,性能、功耗的改进肯定不止工艺方面的改进,更多地还和架构有关。莱迪思半导体上海有限公司亚太区总裁徐宏来透露:“考虑到功耗和计算性能的平衡,Avant系列并没有简单地跟随竞争对手的架构,而是在fabric的架构上做了一些创新,利用了优化的LUT4架构。”

市场上主流的三款中端FPGA产品对比

目前,之前市场上主流的中端FPGA产品主要有Intel的Arria V GZ(450k逻辑单元)AMD的Kintex-7(478k逻辑单元)。现在可以加上Lattice的Avant系列了,因为对比这两款产品,基于Avant 平台的第一款产品Avant-E系列芯片功耗低了2.5倍,性能提高了2倍,封装体积减小了6倍。

图 | Lattice Avant与Arria V GZ、Kintex-7在功耗、性能和尺寸方面的对比

与此同时,在互连方面,Avant-E系列芯片还拥有高达25 Gbps的可配置SERDES、支持硬核PCIe® Gen 4、高性能I/O和高速存储器接口支持,包括LPDDR4和DDR5。在软件支持方面,Lattice还提供了易于使用的设计工具、参考设计和SDK、各类IP,以及针对特定应用的解决方案集合,可以帮助客户实现更高效的设计开发和更快的上市速度。

中端FPGA市场的重要机会

与之前Nexus系列相比,Avant芯片容量提高了5倍,带宽提高了10倍,性能提升了30倍,更符合通信、计算、工业、汽车等领域的当下需求,从而解决客户在网络边缘面临的一些关键挑战。Lattice方面预测,Avant系列推出将给Lattice带来30亿美元的增量收入,收入来源包括美国的存量市场和中国的增量市场等。

图 | Lattice认为Avant系列将带来30亿美元的增量收入

对于当下的市场情况,莱迪思半导体上海有限公司副总裁/中国区销售总经理王诚表示:“通讯行业的聚焦性更强,主要聚焦在无线类、光类、核心网类这三个领域,通信行业要求越来越聚焦,但协议发展目前没有大的变化,目前更多的只是扩容和升级,因此5G之后很多成功方案都是大的通信厂商的ASIC芯片在成熟的通信领域FPGA的市场份额在下降。”

“和通讯行业不同的是,看似分散的工业领域反而会给FPGA带来更多的机会。因为工业应用虽然细分不同,但在FPGA的层面来看大的应用又有一定的统一性,比如不管是机器视觉还是安防都是视觉接口,不管AI用到工业领域还是用到驾驶领域,很多都是算法,需要大量的DSP协处理器、实时处理器、存储器等,不管是边缘的edge,还是边缘的通讯,它都需要一个灵活的低功耗的应用,在FPGA层面看来都是比较一致的需求。而且我们认为目前大的接口也有越来越一致的方向,我们看到视频接口以前是各种各样的,比如说有HDMI、eDP、SDI等,而现在大家看到未来的视频接口将越来越统一,就像手机上各种各样的充电线最终都被TYPE-C所取代。”

王诚认为,过去伴随着通讯、3C行业和数据中心的快速发展,FPGA市场的迭代速度是比较快的,但这几年随着FPGA在抽象层面的聚焦,叠加上先进工艺的投入产出比,迭代速度反而不像以前那么快了,因此FPGA靠技术迭代和产品迭代得到产品竞争优势的时代可能在逐渐淡去,未来FPGA的营收或市场的方向应该是贴近市场化

关于贴近市场化这个观点,最典型的是中国市场。Lattice表示其当下FPGA在中国的市场定位可以分为两类,一类是针对中国客户灵活的市场细分,即通过深入的封测配合和Chiplet等手段完成客户功能的叠加,同时解决客户在产品尺寸和成本上的痛点,帮助其加快市场反应速度;另一类是在设计配合方面投入更多的精力和资金,这个要求相对来说高一点,但目前也在逐步地开展。

写在最后

关于Avant平台的下一步产品计划,徐宏来表示:“和Nexus平台一样,Lattice基于Avant平台制定了明确的产品路线图,Avant-E系列后面可能会推出两个型号,一个是在规模上做一些缩减,例如500k的缩减到200k,来匹配客户的需求;另一个是会针对一些特殊的应用,满足在I/O的性能、功耗方面的要求,尤其是为工业或者是汽车的客户做一些改变。”

关于生态链的发展,徐宏来透露,Lattice希望在国内有更多的IP合作伙伴来共同开发,不仅是应用层面的IP,也包括FPGA本身构件的一些IP。

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Lattice Semiconductor 成立于 1983 年,总部设在美国俄勒冈州波特兰市,是智能连接解决方案的全球领导者。 他们提供市场领先的知识产权和低功耗、小尺寸器件,能够让 8,000 多个全球客户快速实现与众不同的创新的经济、节能产品。 该公司在广泛的终端市场上四处出击,产品覆盖从消费电子到工业设备、通信基础设施和许可。

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电子产业图谱

与非网副主编 通信专业出身,从事电子研发数余载,擅长从工程师的角度洞悉电子行业发展动态。