经历收购后，FPGA厂商的产品竞争力有何波动？

电子发烧友网报道（文/周凯扬）随着英特尔宣布分拆其FPGA业务PSG，大家再度把目光放在了这个一度火热的市场。FPGA作为半定制化的电路，可以说是介于可编程器件与ASIC之间的产物，但由于成本、设计难度等种种历史遗留原因，这些年在小型化趋势下，热度被集成度更高的ASIC反超。但这并不代表FPGA市场发生了萎缩，恰恰相反，FPGA找到了新的增长点。

根据Research and Markets的统计，2023年FPGA市场总值高达97亿美元，预计将在2028年超过190亿美元，年复合增长率达到14.6%。从这些年的行业热点也能看出，除了过去主流的一些边缘计算外，HPC和数据中心成了推动FPGA增长的新动力。为此，我们不妨来分析一下市面上主流FPGA厂商在经历收购后最新的产品竞争力，看看当下FPGA市场的创新方向以及未来趋势。

Altera（Intel）

在被收购改为PSG业务后，英特尔的FPGA业务就隶属DCAI（数据中心与AI）部门了，从英特尔的产品中心也可以看出，他们的主要精力放在了数据中心的高端产品上，而不是过去传统的FPGA垂直应用上。

在最新的Agilex系列中，已经面世的只有50k逻辑门以上的Agilex 5、Agilex 7和Agilex 9，其中Agilex 9是为Direct RF高速应用打造的，结合了英特尔最先进的AIB和EMIB制造技术。而面向低功耗、高性价比和小尺寸的Agilex 3系列，目前仍处于即将发布的阶段。

Agilex FPGA / 英特尔

除了独立的Agilex FPGA产品外，Agilex的SoC FPGA还集成了硬核处理器，不过其中Agilex 7和Agilex 9与上一代STRATIX 10一样，集成的都是四核A53处理器。这种与Arm银河处理器结合的方式也让FPGA在应对灵活控制和复杂通信上更具有优势。

在制造工艺上，Altera也算是因为时运不济的原因吃了个亏。从Altera的产品历史来看，其主要代工厂商都是台积电，2013年也宣布将基于台积电发布在即的20nm工艺制造新的FPGA产品，但与此同时Altera又与英特尔签署了协议，借助其14nm tri-gate晶体管工艺来打造下一代产品，可这一产品（STRATIX 10）在英特尔收购Altera近一年之后的2016年才推出。

而随后的Agilex系列依然坚持使用下一代英特尔工艺，全新的10nm工艺必然会给FPGA逻辑门密度带来新的提升，但我们也都知道英特尔的10nm工艺最后发生了什么。由于工艺难产等原因，英特尔直到去年才公布全新的Agilex系列，采用从10nm改名为Intel 7的工艺打造。所以英特尔的收购可以说是拖了Altera的后腿，使其产品竞争力滞后于Xilinx。

在英特尔FPGA业务独立出来后，我们仍不知道这个新公司的名字会不会还叫Altera。可以肯定的是，它虽然仍将与发展IDM 2.0的英特尔保持深度合作，但也都多了更多的可能性，比如在英特尔制造工艺尚未赶超之前转投TSMC制造等，这或许会为Agilex或下一代产品带来更好的性能表现。

Xilinx（AMD）

和Altera的命运类似，Xilinx作为曾经的FPGA巨头被大厂AMD收购，只不过在AMD的领导下，Xilinx的技术已经慢慢融入了AMD产品线中，也找到了新的机遇。首先并入AMD的Xilinx在台积电工艺的支持下，依然在推出世界一流的FPGA。

比如基于28nm工艺的经典7系列FPGA仍在出货中，AMD表示其生命周期将延续到至少2035年。毕竟Spartan 7等产品已经用于不少工业、汽车与消费级的关键应用中，需要提供长时间的产品支持。

而基于14/16nm工艺并结合了全新的UltraRAM和SmartConnect技术的UltraScale+系列，则依然是其王牌产品。在用上了HBM和第三代3D IC堆叠技术后，UltraScale+平台除了可以用于常见的ASIC、SoC仿真、原型设计与测试测量外，AMD也基于其打造了应用于专业领域的加速卡，比如超低时延的金融科技加速卡、OTT转码和视频处理加速卡等等。

但Xilinx为AMD带来最大的价值之一，莫过于从FPGA上建立，如今已经融入AMD XDNA AI引擎的自适应计算技术。如今在AMD的核心阵容中，除了针对游戏优化的RDNA和针对算力优化的CDNA，以及针对通用计算的Zen之外，也加入了针对AI优化的XDNA。从AMD的产品阵容来看，这几大核心将为其CPU等异构计算平台带来新的变化。而AI引擎的加入，也让基于7nm工艺集成了FPGA可编程fabric、软件可编程处理器的Versal ACAP，拥有超过通用CPU和通用GPU的性能。

至于AI软件阵容上，除了通用的CPU软件栈外，AMD既有针对Instinct GPU和Radeon GPU的ROCm平台，也有针对Versal与Zynq自适应SoC的Vitis AI平台。而AMD为三者打造一个统一的AI软件栈，借助统一的AI开发工具、编译器和库API来打通旗下各大硬件的AI软件生态。这样一来，也解决了FPGA在编程设计难度上的问题，更多的AI开发者可以利用自己熟悉的框架和语言直接发挥其硬件效能。

由此可以看出，在收购整合的道路上，AMD显然做得要比英特尔要成功一些，AMD真正地发挥出了自适应计算的优势，利用Xilinx的技术为其通用计算平台和FPGA都引入了新的AI特性和计算能力。

Microsemi（Microchip）

相较于英特尔和AMD两家追逐数据中心与AI市场的FPGA机遇，余下的FPGA厂商也在积极扩张FPGA的传统应用领域。以Microchip为例，其主要面向的是中低端FPGA市场，其中端产品PolarFire FPGA就在智能嵌入式视觉、工业控制与通信和边缘通信广泛应用。除此之外，其RT（耐辐射）系列FPGA已经被广泛用于各种航天航空应用中，比如其中的RT PolarFire FPGA基于SONOS闪存技术开发，足以针对最恶劣的辐射环境。

在SoC FPGA的设计上，Microchip选择了一条与其他厂商不同的路线，除了低密度低功耗的SmartFusion SoC FPGA系列采用了ARM Cortex-M3核心作为硬核外，其主要产品PolarFire SoC FPGA基于28nm工艺，采用了多核RISC-V CPU作为硬核处理器，基于SiFive的RISC-V IP打造了一个5核64位RISC-V处理器，包括一个监控核心和4个应用核心。也正因如此，PolarFire系列SoC FPGA实现了极佳的热效率和能效，在1.5W功耗下就能实现6500 CoreMark，甚至超过基于16nm工艺的竞品FPGA。

收购了Microsemi的Microchip在相当早期的阶段就开始接触RISC-V了，也是RISC-V国际基金会的创始成员之一。Microchip围绕RISC-V打造了名为Mi-V的生态系统，除了PolarFire SoC FPGA外，还包含一个32位的Mi-V软核CPU。而在设计工具、RTOS和IP生态上，Microchip也已经与62家公司达成合作，覆盖了大部分的开源和商用开发商。

PolarFire 2 / Microchip

今年年初，Microchip透露了下一代PolarFire 2 FPGA的少量情报。虽然Microchip并未公开具体的制造工艺信息，但他们表示PolarFire 2的能效比将是PolarFire 1代的两倍，而早在一代的宣传材料中，就声称其能效比是竞品Kintex-7和Cyclone V的两倍了。除此之外，PolarFire 2的Fabric性能也达到1代的两倍，在新的高性能RISC-V内核的支持下，其CoreMarks达到1代的3倍，TOP/s算力达到15倍。

很明显Microchip通过对RISC-V的应用，以及自身在军事和空间应用上的积累，也在中端FPGA市场上拿到了可观的份额，未来PolarFire 2也将成为该市场不可小觑的产品。

写在最后

从以上三家FPGA大厂被收购后的表现可以看出，收购一方都试图将FPGA业务无缝整合进来，有的是开辟了新的产品线，有的选择了技术整合。不过哪怕是英特尔，即便在工艺上受挫，但其产品竞争力仍有了实质进步。未来FPGA市场在AI浪潮的席卷之下，还会出现更多的市场波动，届时可能会有更多的收购并购案诞生，是否能把握这个机会增强自身产品竞争力，就取决于各公司自己的规划了。