FPGA與MCU/模擬技術(shù)整合提速

繼賽靈思今年年初發(fā)布了與ARM的合作計(jì)劃之后，Altera近日發(fā)布了與ARM、英特爾等的合作計(jì)劃，Actel則被模擬/混合信號(hào)公司Microsemi收購(gòu)，這一系列事件都預(yù)示著在微控制器、模擬IC和FPGA領(lǐng)域正出現(xiàn)一些多層次的整合趨勢(shì)。針對(duì)這些整合趨勢(shì)，F(xiàn)PGA業(yè)內(nèi)的另一些企業(yè)如Lattice、SiliconBlue、Acrhonix、Quicklogic和InPa未來(lái)會(huì)如何?

　　Microsemi收購(gòu)Actel與模擬企業(yè)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)

　　優(yōu)勢(shì)：兩者的整合除了能加強(qiáng)在軍工、航天領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)外，還將共同拓展工控、消費(fèi)電子、汽車等市場(chǎng)，旨在改變兩者在不同行業(yè)的不利競(jìng)爭(zhēng)局面。

　　待觀察方面：被收購(gòu)后，Actel的反熔絲產(chǎn)品和SmartFusion肯定還是重點(diǎn)，而一些不賺錢、低利潤(rùn)的產(chǎn)品線將可能被收縮。

　　今年10月，F(xiàn)PGA行業(yè)排名第四的Actel公司被在軍工半導(dǎo)體和高性能模擬/混合信號(hào)半導(dǎo)體領(lǐng)域表現(xiàn)突出的Microsemi公司以4.3億美元左右的價(jià)格收購(gòu)了，這是近年來(lái)發(fā)生在FPGA行業(yè)唯一的一次并購(gòu)案。近些年，Actel雖然創(chuàng)新步伐很快，但發(fā)展速度不能領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，這在寡頭壟斷的FPGA市場(chǎng)是非常不利的。綜合看來(lái)，這次整合將產(chǎn)生兩大協(xié)同效應(yīng)：

　　一方面，將加強(qiáng)軍工、航天領(lǐng)域業(yè)務(wù)。Microsemi是一家在軍工、航天和高可靠性醫(yī)療等非常專業(yè)的領(lǐng)域中較為出名的公司，主要產(chǎn)品包括針對(duì)上述專業(yè)領(lǐng)域的保護(hù)器件、電源管理、RF/微波傳輸和功率調(diào)節(jié)器產(chǎn)品。Actel公司的反熔絲FPGA因具有抗輻射、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是航空航天領(lǐng)域的第一大FPGA企業(yè)，它在該領(lǐng)域占有80%的市場(chǎng)。據(jù)稱兩者在軍工和航天領(lǐng)域的客戶有80%的重疊率，而且今年Microsemi還收購(gòu)了Arxan Defense Systems軟件公司、VT Silicon和White Electronic公司，這些企業(yè)的業(yè)務(wù)都集中在軍工領(lǐng)域，整合將加強(qiáng)其在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。

　　另一方面，Microsemi產(chǎn)品還包括在民用領(lǐng)域的一些模擬/混合信號(hào)產(chǎn)品，如針對(duì)汽車GPS顯示屏、筆記本、LCD電視、監(jiān)視器、機(jī)頂盒市場(chǎng)的高性能模擬/混合信號(hào)產(chǎn)品，其中包括背光驅(qū)動(dòng)、功率管理等產(chǎn)品與Actel的可編程SoC(PSoC)產(chǎn)品目標(biāo)市場(chǎng)相互契合，兩者可以形成更完整的方案，去拓展工控、消費(fèi)電子、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。其中，Actel的可編程SoC和其他FPGA接口可以作為方案中的主控部分或“黏合”部分。

　　Actel在FPGA行業(yè)走了一條差異化道路，其最早的FPGA產(chǎn)品主要針對(duì)軍工、航天領(lǐng)域。1999年，它進(jìn)軍基于Flash的FPGA領(lǐng)域，而其他FPGA企業(yè)的產(chǎn)品則基于SRAM。Flash FPGA在功耗、安全性、可靠性和成本上更具一定優(yōu)勢(shì)，其Flash FPGA包括ProASIC、IGLOO、Fusion和SmartFusion系列產(chǎn)品。其中，值得關(guān)注的是SmartFusion產(chǎn)品，這是FPGA業(yè)內(nèi)獨(dú)有的集成了FPGA、ARM硬核和可編程模擬電路的可編程SoC(PSoC)產(chǎn)品，目標(biāo)市場(chǎng)是工業(yè)應(yīng)用如馬達(dá)控制等，預(yù)計(jì)這個(gè)產(chǎn)品是與Microsemi模擬技術(shù)重點(diǎn)融合的產(chǎn)品。Microsemi在半導(dǎo)體業(yè)的名氣并不算大，年銷售額僅為四五億美元。雖然Microsemi在全球有約1600名員工，但在中國(guó)沒有投入太多力量，因此合并后，其在中國(guó)的業(yè)務(wù)最有可能仍來(lái)自Actel。

　　兩者的結(jié)合體現(xiàn)了在高度壟斷的FPGA行業(yè)中，與模擬資源結(jié)合也不失為一條新出路。

　　Altera與ARM、MIPS、英特爾合作市場(chǎng)接受度不一

　　優(yōu)勢(shì)：提供了業(yè)界最廣泛的嵌入式處理器選擇，并將提供統(tǒng)一的集成環(huán)境。

　　待觀察方面：ARM+FPGA的接受度將取決于該系列產(chǎn)品的成本，MIPS32在中國(guó)市場(chǎng)的接受度可能較低，英特爾Atom E600將在工控領(lǐng)域有較好的發(fā)展。

　　Altera近日發(fā)布了其嵌入式計(jì)劃，進(jìn)一步展示了FPGA與微控制器行業(yè)緊密融合的趨勢(shì)。該計(jì)劃稱，到2010年第四季度末，Altera將向業(yè)界提供Qsys系統(tǒng)集成工具，客戶能夠?qū)⒍喾N嵌入式CPU和FPGA進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)集成，這些嵌入式CPU包括Altera NiosII軟核、ARM Cortex-M1軟核、MIPS32軟核、ARM Cortex-A9硬核。Qsys系統(tǒng)集成工具是Altera Quartus II開發(fā)軟件的一部分。

    具體來(lái)說(shuō)，Altera將在2011年下半年推出的28nm FPGA的一個(gè)系列中集成ARM Cortex-A9 MPCore硬核，并會(huì)在2011年上半年推出MIPS32處理器架構(gòu)的MP32軟核處理器。此前Altera已提供Nios處理器，并對(duì)飛思卡爾ColdFire軟核、ARM Cortex-M1軟核進(jìn)行支持。同時(shí)，英特爾在2010秋季IDF上發(fā)布的凌動(dòng)E600處理器封裝中集成了Altera的FPGA。

　　此次新發(fā)布嵌入式處理器的市場(chǎng)接受度不一，其中針對(duì)ARM Cortex-A9 MPCore硬核，中國(guó)客戶表現(xiàn)出極大的興趣。因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上ARM+FPGA的應(yīng)用較多，而且懂得ARM應(yīng)用的客戶比FPGA的客戶要多，ARM具備成熟開發(fā)環(huán)境，有大量現(xiàn)成的可移植代碼。如果新產(chǎn)品成本控制得好，例如比單片F(xiàn)PGA加ARM要便宜，會(huì)對(duì)FPGA市場(chǎng)帶來(lái)一定的沖擊。其應(yīng)用將主要是通信、工業(yè)和汽車領(lǐng)域。

　　針對(duì)MP32，中國(guó)客戶的接受度會(huì)非常低。因?yàn)镸P32與NiosII軟核性能差不多，但比NiosII占有的邏輯資源更多，而且授權(quán)費(fèi)高達(dá)3萬(wàn)美元，因此中國(guó)客戶選用的可能性較小。Altera推出此內(nèi)核可能主要是為了配合一些國(guó)外客戶采用此內(nèi)核來(lái)支持一些操作系統(tǒng)。

　　針對(duì)在同一封裝中集成了處理器和FPGA的英特爾Atom E600，它的主要應(yīng)用是工控領(lǐng)域，將替代傳統(tǒng)X86，應(yīng)該有較好的前景。

　　Altera推出嵌入式計(jì)劃的背景是認(rèn)為有三大發(fā)展趨勢(shì)正在推動(dòng)CPU+FPGA的應(yīng)用：一是系統(tǒng)處理并行化趨勢(shì)。在并行化的兩類技術(shù)中，硬件協(xié)處理器效果最好，另一個(gè)是多核技術(shù)，但是沒有任何方式能夠提前知道哪些軟件功能需要通過(guò)硬加速的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以FPGA是最理想的加速器實(shí)現(xiàn)方案，因?yàn)樗乾F(xiàn)場(chǎng)可編程的。二是在很多當(dāng)今的嵌入式應(yīng)用中，F(xiàn)PGA與CPU已經(jīng)進(jìn)行了更高級(jí)別的集成，獲得了成本的削減。三是業(yè)界很多芯片廠商已經(jīng)在采用處理器+FPGA的方式。而FPGA作為協(xié)處理器，要達(dá)到最理想的性能和效率就需要與CPU之間做緊密的耦合來(lái)減少延遲。所以，CPU+FPGA這一技術(shù)需要更緊密的結(jié)合方式。