【导读】FPGA一直以来都是一个寡头市场，Xilinx和Altera两家主力厂商的任何一个举动，都会影响到整体市场的变局。今年6月Intel宣布收购Altera，无疑成为FPGA行业中最为引人关注的话题。在日前举办的Altera技术日活动中，我爱方案网采访了Altera公司产品营销资深总监Partrick Dorsey先生。
尽管目前该项并购还没有结束，但是通过Partrick Dorsey的演讲及其与媒体的互动，我们仍然可以窥见Altera未来发展蓝图的一些概貌。
市场：持续扩大的FPGA应用
Partrick Dorsey在分析整体的电子设计市场时指出，ASIC开发成本日益增加，以基于20nm工艺的ASIC设计为例，单个设计项目的开发成本会接近1.6亿美金，这也就意味着相应的产品ROI（投资回报）需要达到7.8亿美金才能够满足经济性的要求。这在产品更新换代不断加速的今天，很难达到。因此开发者不得不面对两难抉择：如果停留在老的工艺节点上，竞争力会下降；而如果发展到更先进的工艺节点上，则面对巨大的ROI的压力
图1，日益高企的ASIC开发成本，给FPGA的市场拓展带来了机会
而困境恰恰给FPGA提供了发展良机。Partrick Dorsey介绍说，首先在工艺节点上FPGA一直处于领先地位——目前主流的ASIC设计是65nm，而Altera的FPGA已经开始向10nm演进——工艺上的优势弥补了以往FPGA在成本、功耗和性能上与ASIC的差距。而另一方面，FPGA产品在设计理念上的进化和创新，也为FPGA赢得更强的适应性和竞争力，其中最重要的就是SOC FPGA产品的出现。
由于SOC FPGA在单一器件中集成了处理器和DSP，以及其他的硬件单元，使得其兼具通用处理器的高灵活性，以及ASIC/ASSP的高效率，让可编程逻辑器件可以适应更多应用开发的需要。这也是Altera不断向新的市场领域渗透和扩张的信心所在。
今天Altera的营收中仍然有80%来自于通信这一FPGA传统的优势市场，但是可以看到，在其他市场中FPGA的应用在快速成长。Partrick Dorsey举例说，微软在考虑为其搜索引擎bing加速时，使用了Altera的FPGA，事实证明FPGA在处理bing的定制算法时，比CPU快40倍，减少服务器使用50%以上，大大减少了电力消耗——当前在大型数据中心中，相对于硬件成本，电力能耗的成本更为引人关注。
为Altera津津乐道的另一个例子，就是奥迪使用Altera的Cyclone V SOC FPGA，实现了从硅谷到拉斯维加斯900公里的自动驾驶方案，验证了其在智能汽车中应用的可能性。此外，在工业自动化领域，FPGA在从企业云到监控和网关、设备控制与诊断、设备/物体的整个控制链路中，都能够找到适合的应用机会。Patrick Dorsey介绍说，Altera在工业领域有一个专门的团队为客户提供应用开发支持，特别是在工业安全认证方面，与竞争对手相比有明显的优势。
图2，奥迪基于Altera SOC FPGA实现了自动驾驶方案
产品：新的明星Stratix 10
与不断扩大的应用市场相对应的，是Altera日益完整的新一代FPGA产品线。目前来看，被称为“第10代（GENERATION 10）”的FPGA产品包括采用TSMC 55nm工艺的低成本非易失FPGA MAX 10，采用TSMC 20nm工艺的中端器件Arria 10，以及采用Intel 14nm工艺的高端器件Stratix 10。
其中，Stratix 10成为2015年度当仁不让的明星产品。根据Patrick Dorsey向我们展示的数据，作为最新的高端产品，Stratix 10包含5.5M逻辑单元；内核性能提升了2倍，主频达到1GHz；功耗降低了70%，同时在安全性上也有更突出的表现。
Stratix 10之所以可以获得以上性能突破，新的FPGA架构是很重要的一个方面。以往FPGA中布线延时是阻碍器件性能提升最主要的瓶颈，而采用更宽的总线反而会增加拥塞，因此Altera意识到需要在布线上寻求突破。Stratix 10采用了全新的HyperFlex架构，该架构在所有的布线段上增加了超级寄存器，减少了关键通路，使得速度的提升达到2倍以上。
图3，HyperFlex架构提升速度2倍以上
其次，在工艺上的提升是Stratix 10的另一个特异之处。除了在前道工艺上采用了Intel最先进的14nm三栅极工艺以外，Stratix 10还封装上采用了异构3D SiP工艺。异构3D SiP工艺基于Intel的嵌入式多管芯互联桥接（EMIB）技术，在一个封装中，可以通过EMIB与更多的互联块（Connectivity Tiles）连接，让器件具有灵活性，不断扩展功能，快速适应市场的需要。
同时，在安全性、嵌入式处理器、硬核浮点DSP，Stratix 10也确立了自己的行业竞争优势。其集成了ARM功效最高的Cortex-A53 64-bit处理器，同时具有支持浮点运算的硬核DSP，此外集成了安全管理器（SDM），实现了基于的认证和加密，具备了物理不可克隆功能，支持用户开发可定制的多层安全解决方案。
谈到Stratix 10的面市给用户带来的价值，Patrick Dorsey举了一个例子：在数据中心应用中，以往需要5片Stratix V FPGA实现的性能，现在由1片Stratix 10就可以实现，而且功耗方面可以从120W降低到44W，价值优势非常明显。
并购：技术与市场的共赢
今年6月，Intel宣布了对Altera的并购，尽管目前并购还没有结束，但是其对Altera未来的定位和发展的影响无疑是深远的。我们可以从技术和市场两方面来做一些预判。
在工艺上，与Intel的联姻无疑会使得Altera在未来半导体工艺演进的速度方面抢得先机。Patrick Dorsey在比较Intel14nm工艺相对于竞争对手采用的16nm工艺的优势时表示，目前16纳米的工艺，实际上还是基于原有的20nm的技术，虽然采用了FinFET，但是它的设计规则和20nm还是一样的，“而14nm工艺，我觉得和16纳米相比，至少应该是领先两代。”再从FinFET的技术来看，Intel目前采用的三栅级，已经是第三代3D晶体管技术了，而台积电目前只是第一代的产品，所以从这个意义上来说，也是领先两代的。因此，Altera的FPGA产品可以从Intel深厚的技术积累中获得的资源支持，是非常显著的。
从市场的角度来看，Patrick Dorsey向我们展示了Intel对未来云服务器市场的一个预期（见图4）——到2020年数据中心中约有三分之一的云服务器中都会使用到FPGA。而且从图中可以看到，CPU与FPGA的融合，将逐渐从两个分立器件，到单一器件封装，最终走向单芯片的集成——这是Altera已经在SOC FPGA中实践着的，也是Intel未来的技术愿景。尽管Patrick Dorsey对并购结束后的预测没有透露更多的信息，不过我们可以料想，整合Altera FPGA技术之后，Intel可以进一步强化其在云服务器市场的竞争力，同时可以借助FPGA的渗透力向其他新兴的应用领域扩展。在市场方面，双方都在期待“1+1>2”的效果显现。
“我没有办法评论Intel怎么想，但是如果整个半导体行业来解决这个问题，包括FPGA，包括电源管理，包括处理器，能够让我们在数据中心和云服务器中有更多的业务，有更多的解决方案，对大家来说都是一个共赢的局面。” Patrick Dorsey说。
图4，Intel对未来云服务器技术的展望，FPGA与CPU的融合是大趋势
