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市场可编程芯片FPGA:来日方长显身手

Altera是一个团结紧密的团体,每一个成员都有共同的坚定的信念和为此信念奋斗不息的激情。我从John Daane身上也看到这一点。Daane是一位年轻的CEO,在加入Altera之前,他在LSI Logic公司工作了15年,负责ASIC技术的研发。这又是他们的一个共同特点,这些投身FPGA事业的人物,几乎都曾是ASIC行业的专家。看来他们的确是一群志同道合的人,在若干年前看到FPGA行业发展的大好前景,所以聚到一起来了。

如果现在让我历数采访过的Altera公司的人物有哪些,我确实有些搞不准了。从2001年第一次接触ltera采访当时的亚太区副总裁李彬到现在,恐怕有七、八位了吧?这几年来,整个半导体行业经历了从低谷慢慢走出来的艰难历程,而我的目光也一直追随着Altera公司的发展脚步,它的每一次生产工艺的更新和每一代新产品的问世无不历历在目。作为FPGA领域双雄之一,Altera每推出一个创新性的方案都会多多少少影响人们对FPGA产业的看法。FPGA产业近几年来发展趋势迅猛,吸引了越来越多人的眼球。遗憾的是我却一直没有跟Altera的CEO先生直接对话的机会。

A ltera是一个具有很强个性的半导体公司。当我终于有机会和Altera总裁兼CEO John Daane先生会面时,这种感觉加深了。这是一个团结紧密的团体,每一个成员都有共同的坚定的信念和为此信念奋斗不息的激情。我从Daane身上也看到这一点。Daane是一位年轻的CEO,在加入Altera之前,他在LSI Logic公司工作了15年,负责ASIC技术的研发。这又是他们的一个共同特点,这些投身FPGA事业的人物,几乎都曾是ASIC行业的专家。看来他们的确是一群志同道合的人,在若干年前看到FPGA行业发展的大好前景,所以聚到一起来了。


FPGA产业大有可观

Daane完全认同了我的想法。在ASIC领域多年的经验对于发展FPGA事业是一个极好的积累和铺垫。从ASIC 本质来讲,它与可编程器件是非常相似的,都需要在开发芯片的同时,开发相关的EDA工具。此外,ASIC产业重视产品服务、客户支持和解决方案的提供,这同时也是FPGA行的要求。由于对ASIC的深入理解,对客户在系统设计过程中面临的产品上市时间、灵活性和成本的挑战和需求也非常了解,因此,这些原本从事ASIC的专家们才更加深刻地认识到ASIC暴露出越来越多的缺点,而可编程逻辑器件所具备的优势及其发展潜力巨大。

根据市场调研机构的统计,FPGA产业近几年增长速度一直都快于半导体行业的增长速度。未来几年增速会在17%左右。据最新出炉的Altera 2005年度财务报告显示,2005年Altera收入增长率为11%。而2004年的增长率达到了24%。所以,Daane预计今后几年Altera平均增长率为20%。随着FPGA技术不断降低成本、性能不断增加,加上其固有的可编程性带来的灵活特点,FPGA将逐渐进入大批量的消费类电子领域,因此,过去以ASIC和ASSP为主导的市场将成为FPGA增长的巨大市场。

Daane断言,5年后FPGA会进入手机、游戏机等每年千万以上批量的应用领域。这真是令人兴奋的消息!我记得一年多以前问起FPGA在手机中应用,Altera的专家还没有作出十分明确的回答。技术的发展是如此地令人措手不及!

面对这样一个具有美好前景的市场,Altera的策略是坚持追求更出色的原型设计和更先进的生产工艺。尽管FPGA最近的趋势是在消费类电子市场增长迅速,Altera强调自己不会特别地面向某一个特定的市场发力,而是面向从汽车、通信设备到消费类电子的全方位市场,用一个芯片去服务多个市场。


市场格局进一步两极分化

在当今的FPGA领域里,Altera和Xilinx是当之无愧的双雄,他们不断推出各种创新性的解决方案,力图在充分发挥FPGA灵活性点基础上,不断降低FPGA成本,以开拓传统ASIC市场。可以说,他们两家的技术一定程度上引领了FPGA业发展潮流。而其他几个较小的FPGA厂商则一直在顽强地寻找自己的市场空间,力图在差异化产品方面找到立足之地。从目前的局势来看,两极分化的趋势明显。

FPGA这个行业的进入门槛越来越高。过去10年来,业界在创办新的可编程器件公司投入的风险投资已经超过了10亿美金。但绝大多数都失败了。很多著名的半导体大公司也试图发展可编程业务,比如AMD、Freescale、Intel、TI等等,结果不是卖掉就是撤销。这是为什么呢?Daane指出,做FPGA要想成功,不仅仅要设计出一系列优秀的芯片,更需要开发先进的、与芯片兼容的一套完善的EDA工具。没有真正的独立软件企业会服务于这个行业。可编程器件厂商必须自己去开发软件,同时还要开发IP核,现在还要集成微处理器和DSP功能。研发的投资实在太大了,只有已经非常稳定和成熟的厂商才有能力承担起这样沉重的负担。以Altera为例,Altera从事EDA软件研发的工程师与从事FPGA芯片设计的一样多,每年Altera要拿收入的20%投入在研发方面。

小的FPGA厂商在窄的应用领域里取得一定的市场地位也不无可能。但Daane表示,一旦这些窄的应用有潜力成长为较大的市场时,借助强大的EDA实力,Altera也会快速切入该市场,不会错失良机。
这样看来,FPGA市场格局的两极分化恐怕会更加严重了。


结构化ASIC前途看好

结构化ASIC已经成为业内人们讨论的焦点之一。据Gartner预测,到2008年,结构化/平台化ASIC市场的综合年增长率将达到82%。而InStat公司也预计结构化ASIC市场在2009年将增长到25亿美元。仅一年以前,人们还曾认为结构化ASIC的应用市场不够明朗。Altera在两、三年前推出的结构化ASIC方案Hardcopy,顶着业界很多质疑走到现在,市场显得明朗多了。目前Altera 的Hardcopy方案已经成功被LG、Motorola、NEC、Philips等公司采用。Hardcopy成为Altera增长最快的产品线。2005年第三季度财务报告显示,结构化ASIC方案收入已占Altera总收入的4%。基于90nm技术的HardcopyII系列在新的design win中的表现也相当不错。Daane预计两年内,Hardcopy收入比例将上升到10%~15%。

用FPGA原型进行设计,确定好结构后,无缝迁移到结构化ASIC方案,不需要重复的工程设计费用,加之大的EDA软件支持,Hardcopy方案帮助客户解决设计的灵活性和成本难题,也推动Altera走进更大批量的市场。


生产工艺是挑战更是激励

我们知道,FPGA产业每次重大飞跃都离不开生产工艺的更新。而FPGA也是半导体业采用最前沿生产工艺,更新速度最快的一个行业。生产工艺的不断升级带给FPGA更高的密度、更快的速度、更低的成本,这是FPGA厂商追逐它的主要原因。但生产工艺更新带来的挑战也显而易见。
从90nm过渡到45nm,FPGA厂商要投入巨大的研发费用。90nm时,开发一个芯片的费用大概是3000万美金,到45nm,费用就涨到4000万美金,按照研发投入占收入的20%计算,厂商在该芯片的年收入至少在1.5亿美金才可平衡90nm下芯片的研发。45nm时,收入就必须达到2亿美金。很少有某一类应用市场可以负担起这样的研发费用。FPGA产品厂商开发一个芯片可以用于多个市场,才有能力承担这个费用。

另外,生产工艺提升使得芯片的功耗增加,FPGA厂商必须找到好的方法,设计新的芯片架构,最大化生产工艺带来的优点,同时尽可能地降低功耗和成本。

现在业界已经产生一个趋势,很多大的半导体厂商开始使用FPGA设计自己的芯片,以平衡自己的研发费用,减轻负担。


未来:目标明确

2005年,Altera的市场份额上升了2%,据说是唯一一个市场份额上升的FPGA厂商。2006年,Daane明确指出“我们的目标是再增长2%~3%。”新系列的产品也将按计划不断出台。除了进一步优化65nm技术外,Altera将向45nm技术发起进攻。FPGA业又将掀开新的一页了。

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