独立FPGA赛道已不复存在

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去年，超微半导体(AMD)顺利完成了对FPGA大厂赛灵思(Xilinx)的巨型收购，该交易价值超过300亿美元，堪称芯片业的“世纪并购”。

赛灵思是FPGA的发明者，FPGA能够快速开发和成型，相较于其他标准类芯片，FPGA并不需要长达数年的开发周期。

FPGA（现场可编程门阵列）是可以快速动态重新配置的半导体器件。与其他类型的设备（例如CPU和GPU）相比，它们在各种工作负载中具有某些优势。

自从赛灵思发明了FPGA，至今已经快四十年了，在这个期间，无数大公司想杀入这个领域，每过十年，就有一批公司退出或倒下（被收购），直到最后形成了FPGA的双巨头格局。

从下表可以看出，这三十年间，FPGA公司在不断消失。

目前的FPGA市场上，Xilinx和Altera占据了绝大部分市场，剩下的残羹冷炙分给几家小公司，其中第三是当年紫光收购失败的Lattice。

2015年，英特尔以167亿美元的价格收购了Xilinx的主要竞争对手FPGA制造商Altera，并将该公司整合到其可编程解决方案集团（PSG）中。自此以后，Xilinx成为了FPGA公司的独苗。

在高端芯片中，最顶端的明珠无疑属于CPU、GPU、FPGA，自从Intel收购Altera，英伟达收购Mellanox、ARM，AMD收购Xilinx之后，高端芯片领域将迅速形成三足鼎立的格局。

然而FPGA作为一个独立赛道，却已经消失了，或者说，已经被融合进了CPU赛道。

AMD收购Xilinx的技术动机其实很清晰。

两家公司有着在深度学习项目上紧密合作的历史，例如在AMD EPYC处理器上的Xilinx深度学习解决方案。在数据中心服务器领域，紧密集成的CPU+FPGA解决方案早已经不是新鲜事物了。

CPU长于控制，而FPGA则擅长运算。因此，很早就有人想到了在FPGA开发里引入CPU来进行逻辑控制，以弥补FPGA的缺陷。

Altera最早提出了SOPC（System On a Programmable Chip，可编程片上系统）技术，这种技术使用FPGA的逻辑和资源搭建的一个软核CPU系统，后来Xilinx也进行了跟进。Altera主推的软核是Nios-II，而Xilinx主推的软核则是MicroBlaze。

由于它们是厂商自己开发的一套封闭开发环境，没有形成行业标准，用起来不是很方便，因此一直没有流行起来。

随着大数据、物联网、AI的发展对于算力的需求增大，Xilinx意识到不如让FPGA给CPU做外设，直接在FPGA集成ARM的Cortex-A系列处理器。FPGA专门用于计算，除此之外的所有事，都由强大的Cortex-A系列处理器来完成。

在2010年4月硅谷举行的嵌入式系统大会上，Xilinx发布了ZYNQ 7000系列FPGA，它由双核A9+Xilinx 7系列FPGA组成。请注意，这已不再是单纯的FPGA芯片，而是一个嵌入式FPGA开发板。

Zynq系列取得了巨大的成功，使之成为了主流算力加速解决方案。在ZYNQ推出后，很多大学研究小组用它完成了卷积神经网络在FPGA平台上的部署，实现了对卷积神经网络的硬件加速，对FPGA加速器的研究一度成为人工智能领域的热门方向。

这种CPU+FPGA模式也被Altera迅速跟进，它们也推出了双核A9+Altera FPGA的开发平台，比如DE1-SoC等。严格来说，Cortex-A9处理器不是单片机（即微控制器，MCU），而是微处理器（MPU），但是它们都是CPU。

接下来，ARM从FPGA开发商手里接过了SOPC的接力棒，传统的FPGA开发时代也彻底终结了，新时代的FPGA开发主要可分为两种：一种是开发板上本来就有硬核CPU，提供CPU+FPGA的开发环境；另一种是开发板上没有硬核，但我们可以通过使用ARM开源出来的verilog文件，用FPGA的逻辑和资源搭建出一个软核CPU，也能构建起CPU+FPGA的开发环境。

我们可以看到，现在的FPGA已经被彻底边缘化，在赛灵思的产品销售中，纯FPGA芯片的销售量逐渐缩小，而CPU+FPGA水涨船高。

其实不只是CPU，现在的异构趋势下，MCU（MPU）、DSP和FPGA都已经有融合的态势。

ARM的M4系列里多加了一个精简的DSP核，TI的达芬奇系列本身就是ARM+DSP结构，Altera和Xilinx新推出的FPGA都包含了ARM的核在里面。所以三者之间的关系是越来越像三基色的三个圆了。

最近几年，AMD的数据中心处理器业务也在不断增长，与长期在该领域占据主导地位的英特尔展开越来越激烈的竞争，在服务器算力加速领域，双巨头都不约而同地采用了CPU+FPGA的核心架构，赛灵思的加入将使AMD在与英特尔的竞争中处于更有利的地位，并在快速增长的电信、国防市场中占据更大的份额。

总的来说，纯FPGA芯片走向边缘已经非常清晰，而FPGA技术本身不会消亡，必将会融合嵌入到新的异构环境中，与CPU、DSP通力合作，成为主流市场的必备兵器。

自从Altera和Xilinx被收购，国际上实际已不存在独立的FPGA公司，Lattice等小公司只占几个点的市场份额，已不值一提。FPGA作为芯片验证的应用工具，或者其在特种行业的特殊应用，仍将长期存在，但已经不再足以支撑一个赛道。

未来独立FPGA公司不再有存在的意义，FPGA技术将与CPU/MCU深度融合，成为异构计算的新模式。我们公司的战略也是这么做的，虽然FPGA产品线销售和客户数量每年都在高速成长，但基于我司积累十年的FPGA核心技术，去年我们仍然决定投入巨额研发资源，推出了与STM32兼容的基于RISC-V内核的异构通用MCU，并在其中深度嵌入了FPGA逻辑。

如果客户的PCB板上既使用了MCU，又有FPGA芯片，那么使用我们的这款定制芯片，可以帮助客户大大降低采购成本，并且节省PCB板的空间和层数，降低功耗，并降低制造成本。

此外客户的一些IO接口定制需求通过FPGA模拟得以满足，比如profinet、ethercat等。

MCU国产芯片公司看似很多，但是绝大多数都是在ARM生态中复刻出来，同质化竞争极其严重，MCU里能把自主RISC-V内核做好的已经实属不易，其中还能做好FPGA的更是凤毛麟角了。

从MCU+FPGA，到MPU+FPGA，最后到CPU+FPGA，Intel/AMD大厂已经给出了清晰的未来方向，异构之路大势所趋。

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