日前，半導(dǎo)體公司Achronix的數(shù)據(jù)顯示，其2017年的營收將較2016年增長700%，這對FPGA產(chǎn)業(yè)來說是一個利好。因?yàn)樵贏ltera被Intel收購之后，曾有專家提出誰將會是Xilinx的挑戰(zhàn)者，給FPGA產(chǎn)業(yè)帶來競爭，共同進(jìn)步?，F(xiàn)在看來這個競爭者會是Achronix。
Achronix的營收增長（source: semiwiki）
聯(lián)想到FPGA老大Xilinx在過去一年里股票的飛漲，老二Altera之前被Intel用百億身價(jià)收入囊中，也許對整個FPGA產(chǎn)業(yè)來說，屬于他們的時代終于要回來了，曾幾何時，在Fabless剛出現(xiàn)的那段日子，F(xiàn)PGA的發(fā)明廠商Xilinx曾經(jīng)雄霸全球半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司榜首的位置。現(xiàn)在的表現(xiàn)可謂是一個循環(huán)。
Xilinx 過去一年的股價(jià)走勢（source：Yahoo Finance）
至于推動這波FPGA熱潮的原因，正如Achronix CEO Robert Blake所說，F(xiàn)PGA技術(shù)能夠加速人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)和5G基站的應(yīng)用，F(xiàn)PGA市場開始變得有趣起來。
借勢新應(yīng)用增長700%，eFPGA是賣點(diǎn)
Achronix成立于2004年，是一個專注于高性能FPGA產(chǎn)品的公司。該公司剛成立的時候是作為美國常春藤名?？的螤柎髮W(xué)的附屬公司而存在的，而公司的產(chǎn)品也是來源于康奈爾大學(xué)的授權(quán)。
從Achronix的產(chǎn)品線來看，目前他門擁有了Speedster 22i FPGA、Speedcore eFPGA（嵌入式FPGA）、ACE軟件和加速版這幾類產(chǎn)品。其中Speedster 22i FPGA是基于22nm FinFET技術(shù)開發(fā)的一系列高性能和高密度產(chǎn)品，根據(jù)官網(wǎng)描述，這是一系列面向通信應(yīng)用的產(chǎn)品。
而ACE軟件則是Achronix FPGA的設(shè)計(jì)工具，而加速板則是Speedster22i的評估板。剩下的一項(xiàng)產(chǎn)品線就是Achronix獨(dú)具優(yōu)勢的eFPGA IP產(chǎn)品。官方描述，這是業(yè)界僅有的，經(jīng)過硅驗(yàn)證的eFPGA技術(shù)，能夠讓你的SoC擁有更強(qiáng)勁的性能。
該公司也曾公開表示，與獨(dú)立FPGA芯片相比，Speedcore eFPGA提供了更高的加速能力，可實(shí)現(xiàn)10倍的低延遲和10倍的高帶寬。目前正被應(yīng)用于或正被評估用于更高性能的，包括數(shù)據(jù)中心加速、汽車ADAS、數(shù)據(jù)庫加速和5G無線基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的加速系統(tǒng)，這也許會是Achronix未來成長猛增的利器。
在過往的SoC設(shè)計(jì)中，工程師塞進(jìn)了GPU、GPU和DSP等各種核心，但就從來沒見過FPGA。從FPGA的特點(diǎn)來看，他擁有極高的并行處理性能，但是如果被制成獨(dú)立的芯片，雖然處理能力比CPU快，但是會面臨功耗大，成本高的劣勢。再加上沒有一個完善的配套FPGA產(chǎn)業(yè)鏈助力，造成了FPGA產(chǎn)業(yè)只剩下幾家寡頭的現(xiàn)狀。（關(guān)于eFPGA的介紹，可以參考我們之前發(fā)布的文章 《eFPGA逐漸成為主流，SoC又有新玩法》 ）
而根據(jù)廣東高云產(chǎn)品研發(fā)總監(jiān)王添平之前在一個關(guān)于FPGA的分享中提到，在高峰時期，全球曾經(jīng)擁有四十多家從事FPGA設(shè)計(jì)的公司，其中不乏像TI, AMD,IBM, Toshiba, Samsung, Motoroa這樣的大企業(yè)。相信他們的退出，與FPGA芯片的天然劣勢不無關(guān)系。為了兼顧高性能需求，又避免FPGA的天然劣勢，eFPGA應(yīng)運(yùn)而生。
另外，傳統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)人員會面臨重新配置RTL的可能，那就會造成巨大的成本損失，而eFPGA的出現(xiàn)則可以提高了RTL配置的靈活性，這種便利和成本節(jié)約，是以前不具備的，這是eFPGA發(fā)展的另一個推動力。加上之前談到新市場帶來的新機(jī)遇，于是包括Quicklogic、Flex Logix、Menta、NanoXplore、ADICSYS和Achronix在內(nèi)的眾多公司正在投入了eFPGA的研發(fā)。
人工智能和大數(shù)據(jù)讓FPGA煥發(fā)第二春
在看到FPGA芯片和eFPGA讓Achronix成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)的同時，我們也要看到FPGA在過去一年里的關(guān)注度的升溫，這得益于機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)的火熱。在談及FPGA現(xiàn)在的當(dāng)紅之前，我們先要回顧一下他們曾經(jīng)的輝煌。
上世紀(jì)八十年代，在微處理器公司Zilog工作的Ross Freeman發(fā)明了一種可編程的的邏輯電路，這種新產(chǎn)品單用一個硅片，就能滿足所有ASIC客戶的需求，更重要的是開發(fā)者可能只用一天就能實(shí)現(xiàn)客戶需求。在當(dāng)時，一顆ASIC開發(fā)要幾個月甚至一年的時間，所以賽靈思的XC2064面世，給產(chǎn)業(yè)界帶來的震撼是不能想象的。
全球第一顆FPGA XC2064
前面也有提到，由于FPGA的成本、功耗和體積等問題，讓FPGA沒能像ASIC一樣大紅大紫，但多年來也保持著不錯的增長，并且在經(jīng)歷了多年的大浪淘金之后，在最近兩年邁入了一個新時代。人工智能和大數(shù)據(jù)引爆的服務(wù)器需求，給FPGA帶來了“第二春”。
首先在人工智能領(lǐng)域，從最初用串行處理器做機(jī)器學(xué)習(xí)，到利用GPU的多核心來執(zhí)行并行計(jì)算，再到ASIC方案，最后到FPGA。關(guān)于人工智能大家都做了很多的嘗試，在各種方案中都有其優(yōu)劣勢，而具有配置靈活性和計(jì)算有事的FPGA就成為了人工智能方案的重要的選擇。
據(jù)介紹，F(xiàn)PGA在GPU和ASIC中取得了權(quán)衡，很好地兼顧了處理的速度和控制能力。一方面，F(xiàn)PGA是可編程重構(gòu)的硬件，因此相比GPU有更強(qiáng)大的可調(diào)控能力；另一方面，與日增長的門資源和內(nèi)存帶寬使得它有更大的設(shè)計(jì)空間。更方便的是，F(xiàn)PGA還省去了ASIC方案中所需要的流片過程。FPGA的一個缺點(diǎn)是其要求使用者能使用硬件描述語言對其進(jìn)行編程。
于是一些機(jī)器學(xué)習(xí)的公司在FPGA上做訓(xùn)練，Xilinx等公司也推出相關(guān)的產(chǎn)品，引爆市場的需求。Intel的CEO Krzanich曾說過：“你可以把FPGA想象成一堆gate，且能夠隨時編程”。
根據(jù)他的想法，其算法會隨著時間的推移和學(xué)習(xí)變得更聰明。FPGA可以用作多個領(lǐng)域的加速器，可以在進(jìn)行加密的同時進(jìn)行面部搜索，而且能在基本上在微秒內(nèi)重新編程FPGA。這比大規(guī)模的單個定制部件的成本低得多且具備更高的靈活性?！?/p>
在人工智能方面，英特爾的技術(shù)路線表現(xiàn)為，從現(xiàn)在分立的 CPU 芯片+ 分立的 FPGA 加速芯片，過渡到統(tǒng)一封裝內(nèi)的 CPU 芯片+FPGA 芯片，到最終 的集成 CPU+FPGA 芯片，以擁有更高的單位功耗性能、更低時延和更快加速性能，沖擊 CPU+GPU 的主導(dǎo)地位。大家怎么看？
而在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，微軟之前做的一次嘗試，可以看作FPGA未來在這個領(lǐng)域的一個方向。
微軟方面認(rèn)為，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)各類的服務(wù)需求已經(jīng)超過了摩爾定律，大家發(fā)現(xiàn)，單純靠增加CPU的數(shù)量已經(jīng)不能解決問題了。但另一方面，如果為每個新難題打造定制化專用芯片又太過昂貴，F(xiàn)PGA正好填補(bǔ)了其中的鴻溝。他們讓工程師打造比流水線型通用CPU速度更快（因?yàn)镕PGA是真并行）、功耗更低的芯片?？啥ㄖ苹屗軌驈娜菝鎸λ蚕⑷f變的技術(shù)和商業(yè)模式。（關(guān)于FPGA的發(fā)展，可以看這篇文章 《FPGA的過去，現(xiàn)在和未來》 ）
未來的人工智能和服務(wù)器中心的增量市場無疑是巨大的，加上5G和SDR的助力，一個時代正在開啟。