《電子技術(shù)應(yīng)用》
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FPGA從臺前走向幕后

2020-11-16
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: FPGA AMD Xilinx

  10月27日,AMD終于正式對外宣布,已獲得雙方董事會同意,將以370億美元的價格,收購賽靈思(Xilinx),并預(yù)計于2021年完成交易,讓這宗傳聞已久的合并案,正式塵埃落定?,F(xiàn)在只要主管機(jī)關(guān)同意,這個現(xiàn)任的FPGA市場龍頭老大暨發(fā)明者,就要下臺一鞠躬,轉(zhuǎn)任高性能運算應(yīng)用市場的輔佐角色?

  FPGA(Field Programmable Gate Array)是一種可編程的邏輯芯片,首次問市是在1984年,由賽靈思所推出,但當(dāng)時還不是叫做FPGA,直到另一家芯片商Actel也推出類似的產(chǎn)品,并取名為FPGA之后,這個名稱才開始廣泛的流傳?隨后也有數(shù)家芯片商,開始供應(yīng)相同功能的芯片,包含Altera和Actel等?

  而與FPGA相對的,就是不可編程的芯片方案,這也是市場的主流形式,就是所謂的ASIC(Application Specific Integrated Circuit),「特定應(yīng)用整合積體電路」?這種芯片設(shè)計形式基本上就是依據(jù)特定需求和目標(biāo)所開發(fā)的芯片,像是蘋果Bionic處理器就是一種?且市面上多數(shù)的芯片一開始都是以AISC形式來開發(fā)的,只是后來發(fā)展為量產(chǎn)化?

  FPGA從幕前走向幕后成為輔助運算的角色

  雖然FPGA和ASIC外觀看起來長一樣,但里頭的構(gòu)造其實非常不同?以高通的Snapdragon為例,它里頭就整合里許多的特殊功能和專用的設(shè)計,除了有CPU和DSP之外,還包含了無線芯片和GPU,最新的架構(gòu)甚至是整合了AI的加速引擎?

  至于FPGA,它多半就是DSP、記憶體和很多的可編程的邏輯區(qū)塊(PLB),允許客戶自行去編程所需的功能?所以FPGA在應(yīng)用上就比較適合用于產(chǎn)品原型的開發(fā),以及特定的低量產(chǎn)型的產(chǎn)品?然而,隨著高性能運算與人工智能應(yīng)用的興起,F(xiàn)PGA可編程的特性,就是十分適合用于訂制的加速引擎的角色,因此獲得了新的市場目光。

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  圖一: FPGA與ASIC的差異示意?(CTIMES制圖)

  然而,AMD收購了Xilinx之后,其實也意味著FPGA將要進(jìn)入新的時代,就是會從幕前走向幕后,變成輔助運算的角色?因為市場上可能再也沒有獨立的FPGA供應(yīng)商了?之前的老二Altera,已經(jīng)被英特爾收購,現(xiàn)在AMD又買下了Xilinx,更印證了這個趨勢?未來FPGA將是作為主要運算架構(gòu)的支援系統(tǒng),或者用于針對特定應(yīng)用的加速器?

  至于AMD將會怎么合并Xilinx?或許可以參考英特爾收購Altera的情況,因為這兩家公司的商業(yè)模式和目標(biāo)市場幾乎完全相同,唯一的差別就是雙方的供應(yīng)鏈和生態(tài)系統(tǒng)。

  參考英特爾并購模式主攻HPC與資料中心

  英特爾是在2015年以167億美元收購了Altera,然后隔年就成立了可編程事業(yè)部,慢慢的收編FPGA技術(shù)至旗下的產(chǎn)品線里?

  從技術(shù)互補(bǔ)的角度來看,或者也可稱之為綜效,英特爾本身是在CPU和高速傳輸技術(shù)方面十分領(lǐng)先,同時它也有自己的晶廠廠,因此具備晶圓制造的能力,特別是先進(jìn)3D封裝和SoC技術(shù)方面?而FPGA的加入,就給了他們可編程的技術(shù),用以輔助和拓展主要運算系統(tǒng)的性能?

  而兩者相加的主要目標(biāo)市場,不外乎就是高性能運算(HPC)、資料中心和5G高速傳輸?shù)认嚓P(guān)應(yīng)用?再者,由于人工智能應(yīng)用的興起,深度學(xué)習(xí)的技術(shù)也會越來越廣泛的被使用,而FPGA可編程的特性,剛好可以滿足各種不同資料型態(tài)的運算和分析的需求,因此對于AI的應(yīng)用也會帶來相當(dāng)?shù)闹妫?/p>

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  圖二: 英特爾合并FPGA的綜效示意?(CTIMES制圖)

  具體的技術(shù),就是透過FPGA的架構(gòu),來提供更高的運算頻寬,用以執(zhí)行特定的運算需求,而它的形式就是一種可編程的加速引擎,再搭配高速I/O,來創(chuàng)造?而英特爾也透過自身在芯片制造上的能力,提供了低功耗和3D的芯片制程技術(shù),持續(xù)改善過往FPGA體積較大和功耗高的問題?

  然而,對英特爾來說,最主要的,還是補(bǔ)足了旗下的產(chǎn)品組合,讓它有更多的武器可以進(jìn)攻正快速成長的高性能運算與資料中心市場?

  不過由于英特爾收購了Altera之后,并未在資料中心和HPC市場上有更多的斬獲,甚至還遭到AMD等業(yè)者的蠶食,因此市場普遍認(rèn)為英特爾收購Altera的成果不是那么成功?但如果從它的PSG部門的營收來看,其實PSG仍維持的相對穩(wěn)定的成長,要說它失敗,可能仍言之過早?

  皆為無晶圓廠將深度仰賴臺積代工

  再看看AMD和Xilinx,這兩家公司的本質(zhì)其實與英特爾和Altera差不多,僅有一些差異?而最主要的不同,就是這兩家公司現(xiàn)在都是無晶圓的業(yè)者,因此在設(shè)計與制造上都會重度的仰賴代工廠;再者,就是收購經(jīng)驗的差異?相對于英特爾長期以來已發(fā)動過不少的收購案,因此在整合產(chǎn)品上的經(jīng)驗較為豐富,AMD則是較少采取并購的行動,要花多少時間進(jìn)行整合就是值得關(guān)注的焦點?

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  圖三: 更高階的封裝技術(shù),意味著晶圓代工廠的角色更吃重?圖為英特爾的技術(shù)方案?(CTIMES制圖)

  當(dāng)然,AMD和Xilinx的合并,最明顯的一個發(fā)展方向,就是會擴(kuò)展在HPC、AI和5G解決方案的技術(shù)能力,并將與英特爾和Nvidia展開更白熱化的對抗?

  而AMD和Xilinx兩家公司還有另一個亮點,就是兩位執(zhí)行長的背景,這可能會有助于兩者的整合過程?首先Victor Peng待過AMD,對CPU與GPU技術(shù)非常熟悉;而蘇姿豐是芯片研發(fā)起家,對于半導(dǎo)體技術(shù)也了若指掌?因此,在合并與產(chǎn)品的開發(fā)上,可能可以有更快的節(jié)奏?

  另外,這兩人都出身臺灣,Victor Peng出生臺北,蘇姿豐來自臺南,這個背景可能會讓他們在文化上更加靠近,當(dāng)然也有助于后續(xù)的進(jìn)展?

  結(jié)語

  AMD與Xilinx若能順利合并,將更彰顯HPC、AI和5G在未來應(yīng)用里的重要性,而雙方的整合將會給AMD更有力的產(chǎn)品策略,去取得更佳的戰(zhàn)略位置?

  然而因為雙方都是無晶圓廠,設(shè)計與生產(chǎn)都必須要制造商緊密的合作,因此勢必要深度的與晶圓代工廠合作?所以無論是新產(chǎn)品的研發(fā),或者是產(chǎn)能的取得,都會跟臺積(TSMC)有更密切的配合?

  在此同時,英特爾也正在規(guī)劃外包部分的晶圓制造業(yè)務(wù),以減少自身營運的負(fù)擔(dān)?所以,這宗并購案對市場真正的影響,就是確認(rèn)了高性能運算時代的全面來臨,同時FPGA也會被納入此體系之中?

  另一方面,由于晶圓制造的成本與難度的持續(xù)提升,晶圓代工廠的重要性也更被彰顯出來,作為晶圓制造最大勢力所在的臺灣,無疑是這些并購案里最大的受益者?

 



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