2015年底，英特爾完成了對FPGA主流廠商Altera的收購。業(yè)界說這是一場雙贏的“豪門婚姻”，如今大半年已過，且不論對英特爾未來戰(zhàn)略布局的影響，想想FPGA領域的其它玩家，喜耶悲耶？到底是少了一個勁敵還是無形中多了一個巨無霸對手？憑借英特爾的生態(tài)系統(tǒng)和代工實力，未來會有怎樣的新玩法攪局？

　　在還需要時間回味之際，更大的變化已經在發(fā)生。

　　CPU+FPGA適應市場需求，從封裝集成走向管芯集成

　　作為一種可進行重復編程的邏輯組件陣列，F(xiàn)PGA無論在通信網絡、工業(yè)、數據中心、汽車、航工航天領域均發(fā)揮關鍵作用。

　　CPU作為通用處理器，分為兩大門派，即以精簡指令集（RISC）的ARM核為主，其在智能手機、嵌入式市場中大展身手，而復雜指令集CISC的擁躉——以英特爾X86架構為主，其在計算機、工業(yè)、數據中心等應用中攻城拔寨。

　　然而，隨著越來越多的應用趨向于既具高速處理又兼具靈活性的系統(tǒng)，CPU+FPGA的融合方案早年前就被付諸實踐，如今比比皆是。

　　但以往的兩條線或是FPGA融合ARM核，比如FPGA領導廠商Xilinx和Altera這些年不約而同紛推FPGA內嵌ARM的融合架構，不僅對嵌入式系統(tǒng)重新定義，也為開拓新的藍海提供了無限可能。

　　而英特爾于幾年前發(fā)布的凌動E600 C系列，也將其凌動E600處理器和Altera的FPGA集成到一個多芯片封裝之中，開啟融合新時代。

　　雖然融合之路并行不悖，但融合之道卻相去甚遠。

　　如英特爾是將CPU和FPGA封裝集成，而FPGA廠商則是在FPGA中嵌入ARM處理器，F(xiàn)PGA與處理器之間通過AXI總線互聯(lián)。以往它們各行其是，但隨著摩爾定律的捉襟見肘和市場需求的演變，英特爾收購Altera之后的CPU+FPGA融合之路或將走向新的“革命”。

　　從技術進程出發(fā)，一方面，后摩爾定律時代，傳統(tǒng)材料、結構乃至工藝都在趨于極限狀態(tài)，單純通過工藝進步提升CPU性能已變得越來越難，但另一方面工藝技術的進步也讓CPU+FPGA等多核異構集成成為可能。

　　從市場演進來看，應用市場的要求不斷高企，愈行愈近的5G、光網絡不在話下，而智能汽車、數據中心、云計算、人工智能等更需要芯片“強強聯(lián)手”。

　　變身為英特爾可編程解決方案事業(yè)部（PSG）的產品營銷資深總監(jiān)Patrick Dorsey對智慧產品圈（微信號：pieeco）記者舉例說，未來智能汽車內的代碼量達1億行之多，每天將傳輸400G數據，并且要求更高的可擴展性和靈活性以及安全性，已不僅僅靠提升處理器工藝能解決，必須依靠CPU+FPGA的異構計算、算法改進等創(chuàng)新來解決。

　　對于云計算和數據中心，也呈現(xiàn)越來越多由虛擬化和軟件來定義的趨勢，CPU+FPGA的模式成最佳選擇，在搜索、排序等算法方面顯著加速并提升靈活性。

　　據預測，到2020年三分之一的云服務將基于CPU+FPGA架構來呈現(xiàn)。

　　在市場的強力需求下，CPU+FPGA融合之路愈加深入。

　　Patrick Dorsey強調，英特爾CPU+FPGA將從封裝集裝走向管芯集成，通過集成降低延時提高性能，并降低功耗，為不同的性能需求提供更廣泛的體系結構支持。

　　寄予厚望 但須直面諸多挑戰(zhàn)

　　瞄準未來市場，英特爾對CPU+FPGA寄予厚望，相關動作也在加速，3月份時就宣布旗下內置FPGA的至強處理器會在今年晚些時候上市。

　　然而真讓CPU+FPGA大行其道，還面臨諸多無形挑戰(zhàn)。

　　如今的FPGA早已與幾年前“單純”的FPGA不可同日而語，眾多的ARM核、DSP、存儲模塊、高速收發(fā)器讓其也成為集大成的SoC。

　　而如果未來的CPU+FPGA封裝集成將走向管芯集成，這是否意味著X86和ARM在經歷多年的明爭暗斗之后，將終于同“芯”協(xié)力？

　　一方面，英特爾的X86架構與ARM核的競爭早已如烈火烹油，但現(xiàn)在都要放下身段，能否真正的讓X86+FPGA+ARM齊“芯”協(xié)力？英特爾是否同意讓ARM在自家芯片上獲得新市場份額呢？

　　盡管目前ARM核與英特爾核不構成直接競爭，但未來究竟如何還取決于英特爾的氣量以及兩家公司未來的發(fā)展路數。

　　蘇州萬龍電氣集團股份有限公司首席架構師唐曉泉認為，英特爾與ARM合作問題不應該是技術上的，更多在于權力與利益問題。未來到底是“此消彼長”，還是 “芯”照不宣地各司其職？

　　另一方面是功耗。

　　對數據中心而言，功耗無疑已成為數據中心“無法承受之重”。而FPGA的功耗一般難以與同類匹敵，如何讓CPU+FPGA的創(chuàng)新架構能夠力克這一難題呢？

　　Patrick Dorsey認為，英特爾將和PSG部門通力合作，將某些算法一些特定的串行指令轉換成并行指令處理，這將可縮減50%甚至80%的功耗。目前已推出白皮書介紹FPGA如何在人工智能領域的卷積神經網絡計算中提升效能。

　　另外不得不說開發(fā)工具。

　　FPGA和CPU集成之后，配套的開發(fā)工具也要相應跟進，完全統(tǒng)一的開發(fā)套件將讓開發(fā)工作更加簡便，器件的能耗比也將大幅提升。

　　但X86和ARM在底層上就是不同的，對寄存器等計算資源的調用也不同，兩個平臺的軟件也需要重新再編譯才能互相“交流”，完全統(tǒng)一的開發(fā)套裝也將成為PSG的新奮斗目標。

　　未來路線明朗 微妙變化悄然產生

　　CPU+FPGA成為雙方“一統(tǒng)”之后迎戰(zhàn)市場的最大戰(zhàn)略，盡管也面臨一些有形無形的挑戰(zhàn)，但無論如何，已進入英特爾麾下的Altera，如何在英特爾龐大的生態(tài)體系中發(fā)揮自身的潛力，讓“合體”展現(xiàn)不一樣的實力，從雙方的產品路線圖或可一窺究竟。

　　英特爾PSG的下一代產品可從產品性能和工藝兩個維度進行考量。

　　Patrick Dorsey介紹說，其中開發(fā)代號為Harrisville的低端產品，用于工業(yè)IoT、汽車等領域，采用英特爾22nm工藝技術；代號為Falcon Mesa(MR) 的中端產品，主要應用于4.5G/5G無線、UHD/8K廣播視頻、工業(yè)IoT和汽車領域，采用英特爾10nm工藝技術；代號為Falcon Mesa(HE) 的高端產品，主要應用于云和加速、太比特系統(tǒng)、高速信號處理領域，采用英特爾10nm工藝技術。

　　Patrick Dorsey特意提到，Altera的一個高端旗艦系列Straitx的最新一代產品Stratix 10 FPGA，將采用英特爾14納米三柵極晶體管工藝。

　　在性能、功效、密度和系統(tǒng)集成方面具有突破性優(yōu)勢，采用英特爾特有的嵌入式多芯片橋接技術，可提供更高帶寬和更低延時，性能提升了2 倍，功耗降低了 70%，已在工廠封裝測試。

　　Straitx 10芯片集成ARM核，這將是第一個在英特爾生產的帶ARM核的FPGA。

　　而從工藝來看，Altera近些年一直與全球最大的代工廠臺積電合作。但在今年及以后，這種工藝合作能持續(xù)多久還待觀察，畢竟英特爾和臺積電在工藝領域的較量一直趨白熱化。

　　但Patrick Dorsey說，由于FPGA壽命很長，Altera與臺積電之間的戰(zhàn)略合作還會繼續(xù)，一些新品也仍在臺積電生產。不過很明顯，未來在英特爾生產的比例將越來越大。英特爾和臺積電在代工領域的競合關系也將更加微妙。

　　英特爾的“豪”氣不只在收購之際，收購之后更是大手筆頻仍。

　　連已經與FPGA打交道20年的Patrick Dorsey都感嘆，英特爾今年已對PSG部門大幅投資，增加了30%的開發(fā)人員，高速收發(fā)器研發(fā)人員更是增加了一倍，其中一個主要目標是確保Straitx10以最快速度上市，而這樣的投資力度可謂史無前例。

　　CPU+FPGA路線已定，但這必定是一段需要重“芯”出發(fā)的旅程，這段旅程的“風景”如何，讓我們拭目以待。