中端FPGA成新利基,低成本低功耗成決戰(zhàn)砝碼
在并購浪潮的裹挾下,半導(dǎo)體從業(yè)者也更加小心翼翼,如履薄冰。就算在“曲高和寡”的小眾FPGA市場,也已變數(shù)重生,早先被賽靈思、Altera、萊迪思(LatTIce)和美高森美(Microsemi)瓜分的座次已然 “變臉”: Altera前年被英特爾(Intel)耗費167億美元收購變身為英特爾PSG事業(yè)部,中資背景的基金Canyon Bridge以13億美元納入萊迪思,而美高森美是在2011年收購Actel入圍FPGA戰(zhàn)局,亦有傳聞高通提議150億美元并購賽靈思。雖然格局撲朔,但伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、大數(shù)據(jù)、機器人、無人機的興起,F(xiàn)PGA市場前景愈加廣闊。據(jù)Gartner統(tǒng)計,從2014年到2023年,F(xiàn)PGA的年均增長率達7%。對于置身其中的廠商而言,如何從戰(zhàn)略上鞏固優(yōu)勢、戰(zhàn)術(shù)上左右捭闔才能從長計議。
1、FPGA路線涇渭分明 中端FPGA將成利基
翻閱FPGA的歷史,會發(fā)現(xiàn)從IBM、東芝、三星電子、摩托羅拉及飛利浦等業(yè)者,過去10多年來均未能成功跨足FPGA芯片市場,甚至英特爾亦以耗費167億美元的代價收購Altera后才算正式涉足這一市場。究其原因,最關(guān)鍵的是現(xiàn)存業(yè)者以近9000個專利構(gòu)建出一個高聳的專利圍墻,后進者要分食全球FPGA芯片市場面臨的阻礙與挑戰(zhàn)可以想見。
而在碩果僅存的賽靈思、Altera、萊迪思和美高森美“四大金剛”中,走的路線也涇渭分明:一方面占據(jù)高端市場賽靈思和英特爾PSG著力于拼技術(shù)、拼工藝,其FPGA往往采用最先進的工藝,并深挖工藝的潛力,已著手采用最先進的1Xnm甚至以下工藝。并且,由于采用更昂貴的先進工藝,一般會通過瀑布式的裁剪邏輯單元來配置中低端FPGA。另一方面,萊迪思和美高森美走的是低端FPGA路線,萊迪思以小尺寸、低功耗、低成本的FPGA搶占消費電子和物聯(lián)網(wǎng)市場,其iCE40系列是世界上唯一的uWatt FPGA。美高森美則通過收購Actel,積累了密度始于30KLE的IGLOO 和 ProASIC3 可重編程非易失性產(chǎn)品線,以及始于 150K LE的5G收發(fā)器的SmartFusion2 和 IGLOO2 器件FPGA。
隨著市場的演變,以及定位的變化,這些廠商也在新一輪的角逐中硝煙再起。“隨著通信、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)4.0的發(fā)展,對1G到40G 的帶寬需求走高,成為中端FPGA的理想應(yīng)用領(lǐng)域,但亦提出了低成本、低功耗、安全性和可靠性兼具的需求。”美高森美FPGA系統(tǒng)級芯片產(chǎn)品組高級產(chǎn)品線營銷總監(jiān)Shakeel Peera對《智慧產(chǎn)品圈》記者如是說。
從市場來看,中端FPGA將成新的“利基”市場。從目前產(chǎn)品來看,亦有足夠的成長想象空間。Shakeel Peera分析說,選擇中端器件時優(yōu)先考慮收發(fā)器和功耗成本。賽靈思和英特爾PSG因要優(yōu)先考慮推出先進工藝的高端產(chǎn)品,為攤銷成本,一般會通過瀑布式由上而下“裁剪”來量產(chǎn)中低端產(chǎn)品,因而在成本和功耗方面會有“折衷”,導(dǎo)致效率的損失和成本的提升。而LatTIce主攻消費電子,收發(fā)器性能難以上靠10G,并且如進軍中端市場需采用28nm工藝,這需要大量的投入,對于LatTIce來說稍有難度。
2、中端FPGA著重考量低成本和低功耗
看到市場的“空白”,近日推出的PolarFire FPGA成為美高森美進軍中端FPGA的一大利器。從這款名字可以看出美高森美的“雄心”,因為PolarFire的直譯基本就是“冰火相融”。而這款寄與厚望的產(chǎn)品出手已然不凡。
Shakeel Peera稱,F(xiàn)PGA優(yōu)勢體現(xiàn)在:一是低功耗,二是成本優(yōu)化,三是出色的安全性和可靠性。
具體來看,PolarFire FPGA功耗比競爭對手同類型FPGA降低多達50%,成效顯著。Shakeel Peera解釋說,這來自五方面的優(yōu)化,一是靜態(tài)功耗優(yōu)化,采用NVM(非易失存儲器)工藝帶來比SRAM總體低十分之一的靜態(tài)功耗,如100KLE器件為25mW;二是通常啟動會帶來浪涌,但PolarFire實現(xiàn)了零浪涌電流。三是創(chuàng)新性的收發(fā)器架構(gòu)實現(xiàn)了功耗優(yōu)化。四是其Flash*Freeze深度睡眠模式,允許更多的電路處于睡眠模式和立即喚醒模式。五是硬件IP支持,例如DDR和SGMII PHY、PCIe等。這不僅可增加熱冗余度,提升計算能力,此外還無需散熱器和風扇,降低整體的運營和維護成本。
PolarFire FPGA還具備全面的IP保護、信任根、安全的通信、防篡改等安全性優(yōu)勢,此外還配置單元的SEU免疫架構(gòu)配置和在存儲器上實現(xiàn) SECDED功能保護,提供業(yè)界最佳可靠性。
“成本優(yōu)化方面的決竅在于,一是采用最高性價比的、基于SONOS的28nm CMOS工藝,而非昂貴的HKMG或FinFET工藝。二是優(yōu)化的架構(gòu),從 I/O、收發(fā)器速率、LUT4 架構(gòu)、到存儲器和 DSP,均專門針對中帶寬應(yīng)用打造。三是收發(fā)器性能針對12.7 Gbps收發(fā)器而優(yōu)化,具更小尺寸和更低功耗。四是1.6Gbps I/O 支持SGMⅡ,是業(yè)內(nèi)唯一一款具有這項性能的中等密度器件。” Shakeel Peera分析說。
“可以說,新的PolarFire FPGA系列重新定義了市場對于中等密度FPGA的認知。”美高森美副總裁兼業(yè)務(wù)部經(jīng)理Bruce Weyer強調(diào)說。而通過PolarFire FPGA器件,美高森美FPGA的潛在市場將擴展至有線接入和通信基礎(chǔ)設(shè)施、國防和航空,以及物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0等應(yīng)用,從原有的15億美元市場擴展至25億美元。
3、未來競爭向平臺生態(tài)展開
但如今,F(xiàn)PGA的競爭早已脫離了狹義的“產(chǎn)品”。FPGA的“性價比”出色雖是第一要義,但歸根結(jié)底,還需要平臺生態(tài)的配合,涉及內(nèi)涵的開發(fā)工具、系統(tǒng)級方案以及外延的渠道、營銷以及服務(wù)等。
對此美高森美也做了“萬全準備”。Shakeel Peera介紹,在軟件工具層面,美高森美 Libero SoC設(shè)計套件提供了全面并且易于學習使用和采納的開發(fā)工具,便于開發(fā)人員提高生產(chǎn)率。1G以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)、DDR內(nèi)存接口、AXI 4互聯(lián)IP及其它流行IP已可在PolarFire FPGA部署。
系統(tǒng)化方案美高森美亦“成胸在足”。要知道,美高森美前年收購PMC將其業(yè)務(wù)擴展到電信、數(shù)據(jù)中心和云計算領(lǐng)域。Shakeel Peera認為,美高森美多元化的針對通信、存儲和工業(yè)市場的ASSP,成為PolarFire FPGA 的有力補充。如以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組就使用了FPGA與其以太網(wǎng) PHY和交換芯片進行對接,而時序組則使用了帶有鎖相環(huán)(PLL)的FPGA支持網(wǎng)絡(luò)計時應(yīng)用。
美高森美企業(yè)銷售副總裁梁成志指出,看好中國通信及物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0市場的發(fā)展,也將在渠道、營銷以及服務(wù)等方面加大支持力度,近期已經(jīng)吸納了來自兼并重組之后的同業(yè)優(yōu)秀人才,將不斷深耕,為客戶提供更高效和便利的服務(wù)。
美高森美將中端FPGA做到了“極致”,能否開戶新一輪的“點石成金”之旅?Bruce Weyer 對記者坦言,目標是占據(jù)二成以上的市場份額,就讓時間作證吧。
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