半導體行業(yè)在標準化與定制化之間的周期性“擺動”是FPGA出現(xiàn)的潛在底層動力的表現(xiàn),。
百花齊放的芯片浪潮中,，F(xiàn)PGA奪得一席之地。新市場涌現(xiàn),、新玩家入局,，給這個并購與研發(fā)并舉的高壁壘市場,，增添了些許波瀾。
FPGA芯片是基于可編程器件（PAL,、GAL,、CPLD）發(fā)展而來，是半定制化,、可編程的集成電路,。FPGA的特殊之處在于，其對底層算法架構(gòu)的依賴度低,，對EDA軟件依賴度高,，需要EDA軟件去輔助完成設(shè)計。FPGA芯片出廠時沒有特定的功能,，通過FPGA專用EDA軟件現(xiàn)場對硬件進行編程可以實現(xiàn)具體用戶需要的功能,。
受益于與眾不同的架構(gòu)，F(xiàn)PGA的可編程屬性使其相比其他處理器,，在算力,、成本、功耗之間更能取得平衡,。相對于ASIC芯片,，F(xiàn)PGA更具靈活性，大大縮減了專用芯片束縛的限制,；相對傳統(tǒng)可編程器件可添加更大規(guī)模電路數(shù)量以實現(xiàn)多元功能,。與CPU,、GPU這類處理器相比，F(xiàn)PGA在功耗和計算速度方面具備優(yōu)勢,。
FPGA普遍被認為是構(gòu)建原型和開發(fā)設(shè)計的最快推進路徑之一,，具有編程、除錯,、再編程和重復操作等優(yōu)點,，作為定制化ASIC領(lǐng)域的半定制電路而出現(xiàn)。在采用FPGA進行設(shè)計時,，設(shè)備制造商可以在開發(fā)現(xiàn)場自由改寫電路結(jié)構(gòu),，而無需向半導體廠商支付包括掩膜在內(nèi)的開發(fā)費用，同時在完成電路結(jié)構(gòu)設(shè)計之后也無需執(zhí)行布局,、布線等工作,，顯著縮短IC開發(fā)周期。
隨著5G,、AI等技術(shù)的提升,，全球FPGA市場規(guī)模穩(wěn)步增長，2020年全球FPGA銷售額已超過60億美元,，F(xiàn)rost&Sullivan預計,，全球FPGA市場規(guī)模將從2021年的68.6億美元增長至2025年的125.8億美元，年均復合增長率約為16.4%,。
2016-2025年全球FPGA市場規(guī)模
溯源FPGA
FPGA起源于Xilinx（賽靈思）公司,，賽靈思于1985年推出世界首塊商業(yè)化FPGA芯片“XC2000”，通過自創(chuàng)的門陣列通用結(jié)構(gòu)推動芯片從定制化向標準化邁進,。
FPGA芯片由邏輯功能塊排成陣列矩陣,，并由可編程的互連資源連接這些邏輯功能塊來實現(xiàn)不同的設(shè)計，是在前期PAL,、GAL,、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物，既解決了傳統(tǒng)可編程器件門陣列數(shù)有限的缺點,，具備更大的規(guī)模容量進而提高性能,；同時現(xiàn)場可編程的特點幫助其克服了ASIC芯片靈活性不足的缺陷。
從上世紀80年代,，F(xiàn)PGA在具有TTL的膠合邏輯中找到了自己的利基市場,，再到十年后，F(xiàn)PGA愈發(fā)復雜,，引入了大型SRAM模塊,、嵌入式DSP模塊中的乘法器-累加器、嵌入式處理器軟核,、I/O和SerDes接口,。
再到后來,，以賽靈思為代表的FPGA企業(yè)通過自適應加速平臺等異構(gòu)計算平臺及產(chǎn)品，讓FPGA更加靈活地根據(jù)不同工作負載進行自適應加速,。賽靈思的Versal系列號稱業(yè)界首款ACAP,，即自適應計算加速平臺，集成了CPU,、GPU,、FPGA、Programmable NoC,、DMA、PCIe5和100G以太網(wǎng)等功能,，可實現(xiàn)特定域的自適應架構(gòu),，為整個應用加速，進一步提升了FPGA在加速器市場的穿透力,。
發(fā)展至今,，F(xiàn)PGA與ASIC技術(shù)融合、向系統(tǒng)級發(fā)展成為新的趨勢,，軟硬件相結(jié)合,，兼具性能和靈活性，誕生SoC FPGA和eFPGA兩種路徑,。與獨立FPGA器件相比,，eFPGA是一種相對較新的技術(shù)，其可被集成到ASIC,，或提供FPGA晶粒進行多芯片封裝（MCM）而集成到其中,。eFPGA的典型應用包括汽車駕駛員輔助系統(tǒng)、計算性存儲加速器,、人工智能/機器學習和5G基礎(chǔ)設(shè)施等,。這些應用都使用了集成了eFPGA IP的定制ASIC器件，以提供工作負載和算法靈活性,。
前景大好的形勢下,，許多企業(yè)開始垂涎FPGA領(lǐng)域，市場出現(xiàn)諸多相關(guān)企業(yè)的并購案例,，不止同行的大吃小,，還有類似英特爾收購Altera、AMD收購賽靈思等跨領(lǐng)域的巨頭兼并之舉,。這些公司的收購重組實現(xiàn)了產(chǎn)品細節(jié)的優(yōu)勢互補,，致力于為客戶提供更專業(yè)豐富服務(wù)、打造可編程邏輯生態(tài)平臺提供捷徑,。
作為CPU領(lǐng)域的前二廠商,，英特爾與AMD這對“老對手”在處理器和超算領(lǐng)域的競爭有來有回,，在拓展FPGA業(yè)務(wù)方面卻顯得相當默契，先后將FPGA第一,、第二的廠商納入麾下,。在云計算和AI導致的算力需求爆發(fā)和混合計算架構(gòu)迅速發(fā)展的情況下，CPU廠商收購FPGA廠商可直接補強其FPGA支撐的并行和可編程計算技術(shù),，使他們在新興異構(gòu)計算架構(gòu)時代保持領(lǐng)先,。
以英特爾為例，在收購了Altera之后,，英特爾成立了新的業(yè)務(wù)部門——可編程解決方案事業(yè)部（PSG）,。除了加強現(xiàn)有的 FPGA 業(yè)務(wù)，可編程解決方案事業(yè)部還將與英特爾數(shù)據(jù)中心事業(yè)部和物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部密切合作,，推出下一代高度自定義集成產(chǎn)品和解決方案,。
外部并購與內(nèi)部研發(fā)的雙核驅(qū)動下，技術(shù)實力正在鑄就FPGA行業(yè)的高技術(shù)壁壘,，催生新的行業(yè)應用與市場空間,。
FPGA立足市場
誕生于1985年的FPGA雖然問世時間不長，但已經(jīng)憑借“可編程”的獨特優(yōu)勢,，在百花齊放的芯片浪潮中奪得一席之地,，成為CPU、GPU,、ASIC等之外的又一勁旅,。
FPGA的靈活性使芯片設(shè)計人員可通過硬件描述語言，用軟件的形式將各種數(shù)理邏輯下載到FPGA 里,，從而重新定義芯片功能,，尤其是在技術(shù)標準尚未成熟或發(fā)展更迭速度快的行業(yè)領(lǐng)域，只需要幾百毫秒即可更新芯片的邏輯功能的FPGA能有效幫助企業(yè)降低投資風險及沉沒成本,，是一種兼具功能性和經(jīng)濟效益的選擇,，這是其他數(shù)字芯片所無法實現(xiàn)的。
基于設(shè)計靈活,、兼容性強,、并行計算、適用性強等特點,，F(xiàn)PGA芯片被廣泛應用在智能設(shè)備中,。早期，因無需高額流片即可驗證芯片產(chǎn)品,，在量產(chǎn)初期或者開展研發(fā)類項目,，F(xiàn)PGA的性價比優(yōu)勢最為明顯，在部分應用場景可實現(xiàn)對ASIC的部分替代。但當量產(chǎn)規(guī)模提升后,，F(xiàn)PGA的性能優(yōu)勢以及成本優(yōu)勢反而下降,，且該時期內(nèi)FPGA的傳統(tǒng)優(yōu)勢反而對產(chǎn)品及市場推廣意義較低，因此該時期OEM廠商通常會使用ASIC,。
目前,，F(xiàn)PGA芯片應用場景覆蓋了包括網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制,、消費電子,、數(shù)據(jù)中心、汽車電子,、人工智能等廣泛的下游市場,。未來，隨著全球新一代通信設(shè)備部署以及人工智能與自動駕駛技術(shù)等新興市場領(lǐng)域需求的不斷增長,，F(xiàn)PGA芯片市場規(guī)模預計將持續(xù)提高,。
網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域是FPGA下游應用最廣泛的場景，有效實現(xiàn)了大量高速數(shù)字信號處理功能,。有數(shù)據(jù)顯示,，2018年全球FPGA通信市場占據(jù)整體應用市場近45%,。FPGA目前被大量應用在有線及無線通信設(shè)備中,，實現(xiàn)接口擴展、邏輯控制,、數(shù)據(jù)處理,、單芯片系統(tǒng)等功能。
同時,，5G商業(yè)化浪潮正在為FPGA打開新的成長空間,，基站數(shù)量、擴展性,、異構(gòu)性需求將帶動FPGA器件用量提升,。另一方面，由于5G通訊擁有較長的迭代升級過程和較大的技術(shù)不確定性,，這使得市場很難快速推出成熟的5G ASIC芯片,，從而為FPGA在5G領(lǐng)域的運用提供了較長的時間窗口。在整個5G系統(tǒng)方案穩(wěn)定運行前,，F(xiàn)PGA是更加理想的解決方案,，而隨著FPGA整體技術(shù)水平的不斷提升，其總體持有成本較低的優(yōu)勢期有望持續(xù)延長,。
工業(yè)市場是FPGA僅次于通信的第二大市場,，F(xiàn)PGA可幫助工業(yè)應用實現(xiàn)更智能化、高性能、低能耗的解決方案,。以數(shù)控機床馬達為例,，與傳統(tǒng)只能控制單一馬達的專用芯片相比，基于FPGA的多通道馬達控制能夠?qū)崿F(xiàn),。隨著以自動化為核心要素的智能無人工廠的發(fā)展,，正在從以人力資源為核心要素轉(zhuǎn)向以自動化為核心要素的智能化無人工廠，集成化與安全性要求提高,，F(xiàn)PGA實時性和高并行性價值將更加凸顯,。
消費電子市場對產(chǎn)品性價比要求較為嚴苛，為實現(xiàn)性價比與差異化的平衡,，消費電子廠商目前已形成一種類似協(xié)處理器,，功能簡單、功耗低,、性價比高的以FPGA作為主芯片的解決方案,。此外，消費電子產(chǎn)品迭代周期快,，F(xiàn)PGA芯片開發(fā)周期較短特點與消費電子板塊匹配,。同時，F(xiàn)PGA芯片靈活支持接口轉(zhuǎn)換,，可實現(xiàn)各種存儲接口的控制,，簡化外圍電路設(shè)計。
在汽車電子領(lǐng)域,，F(xiàn)PGA芯片因低時延存在天然優(yōu)勢,。由于FPGA具有強邏輯性，當汽車電子系統(tǒng)當中的邏輯單元較多時,，采用FPGA技術(shù)能夠?qū)⑦@些邏輯單元準確排列,，提高汽車電子系統(tǒng)中邏輯單元的利用率,；同時,，由于FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)較易實現(xiàn)分布式算法結(jié)構(gòu),，對實現(xiàn)汽車電子中的高速數(shù)字信號處理十分有利。FPGA在汽車領(lǐng)域可應用于ADAS,、車載攝像頭,、傳感器、激光雷達,、車載娛樂信息系統(tǒng)等,，應用面廣泛。此外,，F(xiàn)PGA方案可以在不進行重新設(shè)計的前提下實現(xiàn)重新編程,，以適應不斷發(fā)展的算法，從而縮短整體方案的開發(fā)周期。
Frost&Sullivan數(shù)據(jù)顯示,，2020年應用于汽車電子領(lǐng)域的FPGA芯片中國銷售額將達到9.5億元,，占中國FPGA芯片市場份額的6.3%，2021年-2025年年均復合增長率將達到22.7%,。
通過其適用市場可以看到,，F(xiàn)PGA相比較于其他通用邏輯器件或者ASIC，在靈活性,、小規(guī)模部署成本方面有優(yōu)勢,，正好滿足了5G通信業(yè)務(wù)靈活部署、AIoT市場長尾碎片化的需求,。
但是,，優(yōu)勢之外，F(xiàn)PGA存在規(guī)模普及的難點,，由于較高難度的編程設(shè)計,，對于更新周期極快的IC行業(yè)，客戶需要便捷方便的設(shè)計環(huán)境,，以提升生產(chǎn)力,、縮短上市時間、盡可能實現(xiàn)集成化需求,。這就對賽靈思,、英特爾等FPGA芯片廠商提出了要求，通過增加軟件的通用性來進一步降低客戶的使用壁壘,。
FPGA市場涌動
最近兩年,，由于云計算,、高性能計算和人工智能的繁榮,，給FPGA帶來新的市場推動力，催化增量空間,。
在人工智能領(lǐng)域,，AI大規(guī)模發(fā)展目前仍存在許多芯片層面的問題，AI的基礎(chǔ)硬件需要滿足低延遲,、高性能,、高可靠性、高性價比等要求,，這些剛好是FPGA能夠充分滿足的,。FPGA芯片已與GPU及ASIC等芯片一起成為人工智能處理芯片的重要選擇之一。
在AI市場,，F(xiàn)PGA芯片可以作為加速卡加速人工智能算法的硬件級運算速度,。高密度FPGA面向云側(cè)并行運算需求，中低密度面向端側(cè)推斷任務(wù)轉(zhuǎn)移。
云端：FPGA流水線并行結(jié)構(gòu),，可以實現(xiàn)更高的并發(fā)處理,。FPGA可針對數(shù)據(jù)包步驟數(shù)量搭建同等數(shù)量流水線，數(shù)據(jù)包經(jīng)多個流水線處理后可即時輸出,，無需像GPU一樣數(shù)據(jù)單元一致輸出,，因此計算密集型任務(wù)（如圖像處理、機器學習等）中,，擁有流水線并行和數(shù)據(jù)并行的高密度FPGA效率更高,。
端側(cè)：當推斷決策任務(wù)轉(zhuǎn)至智能終端，中低密度FPGA迎來用武之地,。隨著智能終端對實時響應和多樣化應用的需求,，越來越多的推斷任務(wù)被轉(zhuǎn)移到端側(cè)來完成。為實現(xiàn)推斷任務(wù)的轉(zhuǎn)移,，通常對訓練后的人工智能算法模型進行壓縮,，進而應用到推理環(huán)節(jié)，F(xiàn)PGA芯片可實現(xiàn)快速推斷決策的特點也使其可廣泛應用于該領(lǐng)域,。
因此,，F(xiàn)PGA 芯片在矩陣運算、圖像處理,、機器學習,、非對稱加密、搜索排序等人工智能領(lǐng)域有著很廣闊的應用前景,。Semico Research預測,，F(xiàn)PGA在人工智能領(lǐng)域的市場規(guī)模2023年有望達52億美元，五年復合增速38.4％,。
2016-2025年中國FPGA人工智能領(lǐng)域市場規(guī)模
?。▓D源：Frost&Sullivan）
在高性能計算和數(shù)據(jù)中心市場，F(xiàn)PGA 芯片不但可以作為運算加速器,，還可以作為連接器件讓大型數(shù)據(jù)中心中眾多的運算處理器和運算加速器更緊密地結(jié)合,。
FPGA在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域主要產(chǎn)品形態(tài)為加速卡，用于硬件加速,。位于網(wǎng)絡(luò)交換層與傳統(tǒng)服務(wù)器軟件之間,，加速層通過眾多FPGA支撐虛擬網(wǎng)絡(luò)模型計算任務(wù)，使得硅片內(nèi)存完整加載模型權(quán)重,，突破DRAM性能瓶頸,，同時剩余資源可用于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等計算任務(wù)。
英特爾FPGA中國創(chuàng)新中心總經(jīng)理張瑞在接受采訪時表示,，從未來發(fā)展角度來看,，F(xiàn)PGA在加速器市場的需求會很大,。包括數(shù)據(jù)中心當中的加速器，數(shù)據(jù)中心之外的加速器,，都需要通過FPGA做各種加速,。
當前，F(xiàn)PGA已成為全球數(shù)據(jù)中心加速器市場中最高成長領(lǐng)域,，據(jù)Semico Research預計,，全球市場數(shù)據(jù)中心加速器市場將從2018年的28.4億美元增長到2023年的211.9億美元，年復合增長率49.47％,；其中,，F(xiàn)PGA預計將是年復合增長率最高的細分市場，該增長將由企業(yè)級工作負載加速應用對FPGA越來越多的采用而驅(qū)動,。
2018-2023年全球數(shù)據(jù)中心加速器FPGA市場規(guī)模
?。▓D源：Frost&Sullivan）
在數(shù)據(jù)中心市場增速迅猛的趨勢下，在近日SC21 全球超級計算大會上,，賽靈思宣布推出 Alveo?U55C 數(shù)據(jù)中心加速器卡,，以及一款基于標準、API-driven的集群解決方案,，用于大規(guī)模部署FPGA,。專為HPC和大數(shù)據(jù)工作負載而構(gòu)建，可令運行大規(guī)模計算工作負載的各類客戶大獲裨益,，支持其利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò),，實現(xiàn)強大的基于FPGA的HPC集群。
回顧過去,，在傳統(tǒng)的FPGA業(yè)務(wù)模型里,，F(xiàn)PGA廠商通常只負責賣給客戶FPGA芯片和FPGA的開發(fā)工具這兩樣東西，然后主要的開發(fā)過程往往由客戶完成,。如今,，F(xiàn)PGA廠商更傾向于提供給客戶一個完整的系統(tǒng)級解決方案。兩大FPGA廠商賽靈思和英特爾目前紛紛推出的各類FPGA加速卡,，就是這個趨勢的典型代表,。
總體而言,，在今天,，F(xiàn)PGA廠商已經(jīng)從單純提供FPGA芯片和底層開發(fā)工具，逐漸轉(zhuǎn)變成提供基于FPGA加速卡和完整軟件開發(fā)環(huán)境的全棧式解決方案,。同時,，第三方FPGA加速卡的出現(xiàn)，也極大的豐富了FPGA加速卡產(chǎn)品的可選擇性,，以針對不同應用場景下的用戶需求,。通過提供這些完整的開發(fā)環(huán)境,，大大簡化了FPGA的開發(fā)難度，使得軟件開發(fā)人員也能在短時間內(nèi)完成算法模型的FPGA實現(xiàn),。
這些轉(zhuǎn)變背后的主要動力,，就是當前FPGA在諸多領(lǐng)域的廣泛而深入的使用。只要FPGA還能不斷推動AI和大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展,，這個趨勢就會繼續(xù)前行,。FPGA廠商的目的在于不斷提供原廠軟硬件解決方案的同時，也在不斷吸收第三方的IP與應用,，從而構(gòu)建一個完整的FPGA生態(tài)系統(tǒng),。
此外，近期DPU和智能網(wǎng)卡概念異?；鸨?，從Mellanox、英偉達到英特爾,，各路諸侯紛紛加入戰(zhàn)場,，各種概念Smart NIC、DPU,、IPU層出不窮,。FPGA被集成到智能網(wǎng)卡或DPU中，用于降低高負載應用情況下的切換帶來的延遲和網(wǎng)絡(luò)抖動,，以及把一些需要硬件加速的通用計算用FPGA加速,，進一步釋放CPU。FPGA可提供強大的計算能力和足夠的靈活性,，具有低延遲,、高功耗的特點。
英特爾2021年6月發(fā)布的IPU產(chǎn)品（可以被視為英特爾版本的DPU）,，將FPGA與Xeon D系列處理器集成,，成為了DPU賽道有力的競爭者。
瑞薩進軍FPGA市場
不斷擴展的應用市場之外,，半導體老玩家的跨行入局或給FPGA市場增添新的“變數(shù)”,。
近日，先進半導體解決方案的主要供應商瑞薩電子推出全新的超低成本,、超低功耗產(chǎn)品線ForgeFPGA?,，進軍FPGA市場。
瑞薩官方表示,，這款FPGA的批量價格將遠低于0.5美元,，主要服務(wù)于低于5000邏輯門應用的中低密度市場，其初始器件尺寸為1K和2K查找表（LUT）,。預計待機功耗低于20uA,，是現(xiàn)有功耗最低的產(chǎn)品,，約為競品的一半，這將有助于幫助瑞薩電子進入以前由于成本限制而無法使用FPGA的應用市場,，如大批量消費和物聯(lián)網(wǎng)應用,。
據(jù)中國電子報消息，F(xiàn)orgeFPGA產(chǎn)品家族開發(fā)團隊來自被Dialog收購的Silego Technology公司,，其曾經(jīng)推出GreenPAK可編程混合信號器件,。瑞薩最近完成了對Dialog的收購，并將該產(chǎn)品納入自身的產(chǎn)品組合,。瑞薩電子物聯(lián)網(wǎng)及基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)本部混合信號事業(yè)部副總裁Davin Lee表示：“我們渴望將瑞薩在小型,、低成本、可編程市場的表現(xiàn)擴展至FPGA領(lǐng)域,?！?/p>
近年來，瑞薩電子頻頻啟動收購擴大自身的產(chǎn)品線,。2017年,，瑞薩電子以32億美元收購Intersil公司，2019年以67億美元完成對IDT公司的收購,，今年8月瑞薩電子再次以約48億歐元收購Dialog公司,。通過一系列的收購，瑞薩電子將觸角擴大到嵌入式處理器,、模擬,、電源和通信連接等諸多領(lǐng)域。
瑞薩作為全球領(lǐng)先的半導體廠商,，具有多年研發(fā)經(jīng)驗和市場積累,，并具有與客戶的直接溝通優(yōu)勢。小型,、低成本FPGA的推出對FPGA龍頭企業(yè)的高端產(chǎn)品或許不會造成太大沖擊,，但不可避免的會對中低端FPGA的生產(chǎn)廠商形成巨大的競爭壓力。
盡管此時談其對市場的沖擊尚早,，F(xiàn)PGA并非終端產(chǎn)品,，應用場景還需要拓展，需要依賴瑞薩自身結(jié)合MCU,、模擬,、電源等開發(fā)出組合產(chǎn)品，拿出較好的應用范例,。但瑞薩的入場,，也給看似穩(wěn)固的FPGA市場增添了一絲波瀾。
獨立FPGA企業(yè)再生波瀾
波瀾還體現(xiàn)在另一方面,，隨著賽靈思被AMD收購的行進,，以及早期Altera被英特爾的并入，在巨頭先后被收購之后,，F(xiàn)PGA垂直賽道似乎缺少了絕對的領(lǐng)導者,，獨立FPGA企業(yè)（包括Lattice、Achronix,、Flexlogic等以及國內(nèi)FPGA企業(yè)）的未來成為了很多人關(guān)心的問題,。
從Achronix發(fā)展來看，盡管市場份額依舊被兩大巨頭牢牢把持,，但在細分領(lǐng)域挖掘機會的Achronix也形成了自己的特色和獨特的競爭力,，除了“傳統(tǒng)”FPGA芯片產(chǎn)品之外，Achronix還是目前主要的嵌入式FPGA（eFPGA）的主要IP提供商,。
上文也有介紹,，與獨立的FPGA設(shè)計過程不同，eFPGA設(shè)計者可以選擇客戶應用程序所需的邏輯,、DSP和內(nèi)存資源,，進一步提高靈活性，同時還能夠降低系統(tǒng)成本,。另外,，eFPGA的最主要特點是能將可編程邏輯單元與其他ASIC IP整合到同一款SoC中，在縮小芯片面積的同時降低系統(tǒng)功耗,，具有低延遲和高帶寬的優(yōu)點,。
圖源：Achronix
從其發(fā)展路徑來看，Achronix正在憑借獨一無二的模式在FPGA突圍路上躍躍欲試,。目前,，Achronix的eFPGA IP廣泛應用高性能、計算密集型和需要實時處理的應用程序,，比如AI,、機器學習、5G和汽車等,，將目標瞄準近100億美元的數(shù)據(jù)加速市場,，預計到2025年，其復合年增長率將達到兩位數(shù),。此外,，Achronix已經(jīng)將自己的FPGA調(diào)整為成為下一代數(shù)據(jù)中心核心的DPU，搶占行業(yè)先機,。
能夠發(fā)現(xiàn),，在新的需求不斷涌現(xiàn)、算法迅速迭代的新時代,，加強創(chuàng)新,、關(guān)注新興市場和差異化市場,，形成行業(yè)壁壘，或是獨立FPGA企業(yè)新的追趕機遇,。
但也有觀點指出,，從短期來看，巨頭公司間的并購可能會對整體市場帶來一些短暫的波動,，例如價格,，交期等各方面的影響。但從長遠來看,，這種波動會很快平息,，市場會逐漸趨于穩(wěn)定。
或許吧,，在任何穩(wěn)固的市場中都難有實現(xiàn)突圍的機會,。對于中小FPGA廠商來說，能做的可能就是在每一次短暫的波動中尋求機遇,，快速發(fā)展,。否則，終將被趨于穩(wěn)定后的市場再次拉大距離,。
寫在最后
當前時代,，計算力就是生產(chǎn)力。算力的變革往往會催生新的計算形式,，并驅(qū)動產(chǎn)業(yè)鏈的整合兼并,。曾經(jīng)，原型設(shè)計,、新品開發(fā)等需求催生了靈活可編程的“萬能芯片”FPGA,。如今，數(shù)據(jù)中心,、AI,、5G等高算力需求，正在為FPGA開辟新的市場空間,。
在下一波計算浪潮中,，預計業(yè)界將繼續(xù)采用FPGA來支持更多應用和進一步的發(fā)展，諸如智能網(wǎng)聯(lián)和自動駕駛,、邊緣計算,、以及用于可編程無線電和前傳融合的5G基礎(chǔ)設(shè)施等等。面對巨大的市場前景和機遇,，行業(yè)玩家紛紛入局,，試圖分一杯羹。
縱觀行業(yè)格局，在全球范圍內(nèi),，F(xiàn)PGA行業(yè)的主要市場份額常年被賽靈思和英特爾兩家公司牢牢掌握,，兩者市場占比合計超過85%。隨著時間的積累,，這兩家公司逐漸構(gòu)建起一道由上萬件核心技術(shù)專利組成的“護城河”,，而這條護城河也成功阻止了很多FPGA公司進一步發(fā)展的腳步,。一些存活下來的公司,，比如Lattice和Microsemi也往往只能靠劍走偏鋒，專攻低功耗,、航空航天等特殊的應用領(lǐng)域,，當前合計占據(jù)5.6%的市場份額。
FPGA是一個技術(shù)壁壘高的行業(yè),，硬件結(jié)構(gòu)復雜且良率低,，隨著FPGA芯片密度越來越高，軟硬協(xié)同研發(fā)對設(shè)計公司提出了更大的難度,。由于起步時間較晚,，產(chǎn)品迭代優(yōu)化均需要長期積累，國產(chǎn)FPGA廠商在生態(tài)系統(tǒng),、專利技術(shù),、研發(fā)人才、研制難度等方面仍面臨較大挑戰(zhàn),。目前在FPGA IP領(lǐng)域,，國內(nèi)既缺乏諸如Cadence等此類IP公司，Achronix此類的細分化,、專業(yè)化的IP公司也尚未出現(xiàn),，IP均存在嚴重依賴。
但盡管市場被國外企業(yè)高度壟斷,，中國FPGA的市場規(guī)模及前景也不容忽視,。根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，中國FPGA市場從2016年的約65.5億元增長至2020年的約150.3億元,，年均復合增長率約為23.1%,。隨著5G、AI以及數(shù)據(jù)中心等市場的發(fā)展,，國產(chǎn)替代進程的進一步加速,，中國FPGA市場需求量有望持續(xù)擴大。預計到2025年,，中國FPGA市場規(guī)模將達到約332.2億元,，增速遠高于全球市場。
從整個產(chǎn)業(yè)鏈或芯片品類來看，F(xiàn)PGA或只是小眾的芯片,，但在各新興市場不斷涌現(xiàn),，半導體國產(chǎn)化替代趨勢逐漸加速的市場現(xiàn)狀下，本土企業(yè)在每一種技術(shù)路線上都有更多的發(fā)揮空間,。有業(yè)內(nèi)人士表示,，在這輪FPGA市場的變革當中，國產(chǎn)獨立FPGA企業(yè)將承擔更多國產(chǎn)化需求角色,。與此同時,，國產(chǎn)獨立FPGA企業(yè)也將更多的助力遍地開花的國產(chǎn)芯片企業(yè)的崛起，并在差異化應用場景滿足各類需求,。
結(jié)合近日剛剛登陸科創(chuàng)板的安路科技,，以及高云半導體、紫光同創(chuàng),、復旦微電子,、京微齊力等本土FPGA廠商的動態(tài)和產(chǎn)品進展，都呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象,。但景氣背后,，從技術(shù)層面來看，獨立的國產(chǎn)FPGA和國外巨頭差距仍舊較大,。
正如“老石談芯”所強調(diào)的：技術(shù)的發(fā)展沒有捷徑,，不要過分迷信“彎道超車”。特別是對于專利壁壘極高的FPGA產(chǎn)業(yè),，不論是芯片架構(gòu),、關(guān)鍵IP、高速接口等芯片硬件設(shè)計,，還是FPGA設(shè)計工具和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè),，都不太可能通過一次次“彎道超車”實現(xiàn)。Achronix的技術(shù)積累并非一蹴而就,，而是需要長達十幾年的時間不斷沉淀和創(chuàng)新,。只有不斷在正確的賽道上積累和加速，才能像Achronix那樣,，有朝一日在主流舞臺和那些主要玩家們同場競技,。
國內(nèi)FPGA企業(yè)要擁抱新技術(shù)、新方向,，去發(fā)掘更多的差異化市場,，貼合細分市場需求進行“微創(chuàng)新”；要有離開“舒適區(qū)”,，敢于對決的勇氣,，向不斷蓬勃涌現(xiàn)的新興FPGA應用領(lǐng)域發(fā)起沖擊,。