多事之秋



10月刚到第13天，FPGA业的几家供应商就发生了若干大事：

10月4日，本是Actel迎来25岁生日的时候，可是一位半路杀出的英雄——Microsemi宣布要收购Actel^[1]，这意味着独立FPGA供应商将从四家减少为三家；

10月12日，与Actel长得很像的Lattice推出了Platform Manager，改变了电路板的电源与数字化管理^[2]。

10月13日，Altera发布了号称在嵌入式世界“培育黑天鹅*”的计划，宣布与ARM、MIPS科技、Intel、Freescale等处理器核或处理器供应商合作^[3]。


虽然Xilinx没说话，但我猜一向激进的该公司恐怕也在坐卧不安了。半年前，Xilinx曾自豪地宣布率先与ARM Cortex-A9在嵌入式领域合作；并且2011拟推出在TSMC流片的28nm制程FPGA，不仅如此，还与TSMC合作在传统的高档（高性能）和低档（低功耗）FPGA之间开创出一个中档系列——低功耗高性能系列。

                              FPGA企业为何如此剧变？

据统计，现在有越来越多的新开工设计采用FPGA，而不是ASIC；而且电子行业采用FPGA的设计也越来越多。这良好的势头，FPGA企业为何不愿专注于搞FPGA，例如提高门密度、降低功耗和降低成本呢？

笔者认为，FPGA单纯做逻辑门的方向已经快于业界的需要了，因此需要寻找新的发展空间了。

从SIA和WCR 2010年8月的市场统计来看(下表)，晶体管数量年均递增49%，芯片数量递增13%左右，但每个晶体管成本降低35%左右。因此，如果你看每年制造的晶体管，即使在摩尔定律过时多日之后，每项功能的成本仍然将持续降低。预计2018年每个IC中（这里不包括存储器）晶体管最高数量将达到400亿，2012年将达到1000亿晶体管。



因此，在更高密度下集成更多的功能成为FPGA厂商的当务之急。因此，FPGA的一个发展分支是更像SoC—适合完成一些特定功能。

根据工艺制程的发展进度，到2018年时，晶体管将达到11.7nm的物理门极限。当然我们也许没必要在2018年达到此极限。为了提高密度，可以通过多层封装、3D封装等其他方法实现。

                                     增加功能和多层封装

为了让日益提高密度的芯片发挥作用，Xilinx、Altera和Actel都采用了内置嵌入式处理器核等方案，ARM、MIPS和自有软核被嵌入式其中；Altera和Xilinx也利用自己的高门数定位更高性能DSP领域。

另外，从本月的发布看，多层封装也在采用。例如Lattice的Platform Manager采用了数模混合芯片和FPGA封装在一起的方法：电源管理采用0.35µm工艺，数字是0.13µm工艺。数字部分的CPLD是Lattice低密度ispMACH 4000ZE系列，或FPGA是该公司低密度MachXO系列。而Altera与Intel的合作结晶是多芯片封装中含有Intel Atom E600系列芯片与Altera芯片。

                                     各家公司最近发布新闻的分析

Lattice公司的强项是中低密度FPGA，只有5%的份额是Power Manager系列(注:中密度FPGA占35%份额、低密度FPGA占60%份额)。此次该公司市场副总专门来京发布新产品，显示了对Power Manager产品线的重视(此次发布的Platform Manager是在Power Manager II基础上的革新一代)，显示了该公司多元化发展的决心。笔者认为，Al和X公司明年28nm FPGA诞生后，有可能在低价上挤压中小FPGA企业。

图：Lattice Platform不仅有PLD，还集成了把电源管理所需的大量模拟电路

Altera和Xilinx、Actel等可谓殊途同归：重视嵌入式平台。除了Altera此次的黑天鹅，Xilinx今年的战略之一也是主推嵌入式开发平台—可扩展式处理平台(Extensible Processing Platform,EPP)；另外，Actel在今年2月也发布了基于ARM Cortex-M3的FPGA。

Altera与Xilinx的不同之处在于：作为今年最后宣布嵌入式战略的FPGA供应商，Altera的嵌入式战略很Open：把Xilinx的杀手锏——ARM Cortex-A9只列为了Altera合作项目之一，不仅如此，连ARM的直接对手Intel、MIPS都拉进来合作了。可以看出，Altera此合作与Xilinx的彼合作不同。Altera的合作更加开放，能够保持独立、超然的心态，Altera认为这样客户才能放心地采用各种平台。


图：通过增加Qsys，Altera的Quartus II可支持多嵌入式平台

相比之下，Xilinx采用结盟方式。这样Xilinx可以专一地培养和服务好ARM Cortex-A9等ARM核客户，满足他们的需求。

Actel的Cortex-M3架构，应该是32位MCU+FPGA应用的合二为一。

                                         FPGA业的发展空间有多大？

电源管理等混合信号，使FPGA进入传统模拟领地；嵌入式处理使FPGA不仅仅是逻辑/神经，更可延伸至控制、处理/大脑领域……

FPGA企业还需要走多远，才能真正成为当初他们所构想的集灵活、高性能、低成本于一身的理想器件？

让我们来看看当前的Top-10企业。

Top-10半导体公司2009年在整个半导体业的产值占46.7%，而2005年是48.7%，1991年是57%，可以看出Top-10在整个半导体行业的比例在逐渐缩小。但尽管如此，前十大仍起到领军作用。


注：2009年排名来自iSuppli，2005和1991年排名来自Dataquest（现在Gartner），2000年排名来自IC Insights

笔者认为，Top-10之所以领军，因为进入到了PC、手机、汽车电子、电视、电信等半导体业主要带动或消费领域。

因此，FPGA/CPLD如果想继续扩大市场份额，需要在这些领域攻营拔寨。一些顶尖FPGA供应商已经在电信市场成功地立足，下一步就看他们自己的作为了！


*注：Nassim Nicholas Taleb在2007年的书《The Black Swans》提出了黑天鹅理论：在发现澳大利亚之前，欧洲人认为所有天鹅都是白色的，还常用“黑天鹅”来指不可能存在的事物。但欧洲人这个信念却随着第一只黑天鹅的出现而崩溃。

人们总是对一些事物视而不见，并习惯于以有限生活经验和不堪一击的信念来解释这些意料之外的重大冲击。黑天鹅的存在代表不可预测的重大稀有事件，意料之外却又改变一切。例如PC、互联网、第一次世界大战等，他们虽是单一事件，但对社会、历史发展有着非常重大的影响和推动作用。
                                                


参考文章：
[1]Microsemi将以4.3亿美元溢价30%收购Actel.(2010-10-4).http://finance.sina.com.cn/stock/usstock/c/20101004/20208738778.shtml

[2]莱迪思“PLATFORM MANAGER”改变了电路板的电源与数字化管理.(2010-10-12).http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/1012/article_1368.html

[3]Altera针对嵌入式系统配置功能启动嵌入式计划.(2010-10-13).//www.cazqn.com/article/113447.htm

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