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宝盈官网_iPhone7采用FPGA会带来什么变化?

发布日期:2021-02-12 23:30浏览次数:
本文摘要:多种工业应用包括手持工具、POS和其他传统工业应用、便携式血压计等手持医疗设备以及牙科和胃镜等体内医疗应用。FPGA市场正在进入缓慢增长期。FPGA可以称之为“通用芯片”。 从技术角度来说,它是一个可编程产品,不需要改变芯片本身的硬件组成就可以重用。根据市场的变化,不同的功能在一定程度上被构建在载体上。听到这个消息我很高兴,但是很难一起发展。 能实现FPGA器件的厂商肯定是大牛,因为英特尔、德州仪器等半导体巨头都曾试图进入这个市场,但都因为这样那样的原因失败了。

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多种工业应用包括手持工具、POS和其他传统工业应用、便携式血压计等手持医疗设备以及牙科和胃镜等体内医疗应用。FPGA市场正在进入缓慢增长期。FPGA可以称之为“通用芯片”。

从技术角度来说,它是一个可编程产品,不需要改变芯片本身的硬件组成就可以重用。根据市场的变化,不同的功能在一定程度上被构建在载体上。听到这个消息我很高兴,但是很难一起发展。

能实现FPGA器件的厂商肯定是大牛,因为英特尔、德州仪器等半导体巨头都曾试图进入这个市场,但都因为这样那样的原因失败了。目前世界上需要批量生产FPGA的企业屈指可数,Xilinx、Altera、点阵、Microsemi都是大家熟悉的美国企业。

FPGA是专用集成电路(ASIC)领域的一种半定制电路,它的优点包括可以慢慢完成,可以修改,可以纠正程序中的错误,成本较低。工程师可以通过重新配置FPGA内部的逻辑模块和I/O模块来构建所需的逻辑。

FPGA在系统中还具有静态可重复编程和动态可重构的特点,可以像软件一样通过编程改变硬件功能。FPGA可以完成任何数字设备的功能,甚至可以用FPGA搭建高性能CPU。

FPGA就像一张白纸:上电时,FPGA芯片将EPROM中的数据读入片上progRAMming ram,配置完成后转入工作状态;断电后,FPGA完全恢复成一个白色芯片,内部逻辑关系消失,需要重用FPGA。利用FPGA开发数字电路,可以大大缩短设计时间,增加PCB印刷电路板面积,提高系统可靠性。

在现场可编程门阵列中复用硬核处理器不仅可以构建数字逻辑,还可以适应嵌入式R&D环境。2014年,全球FPGA市场总额超过50亿美元,其中中国市场份额接近17亿美元,中国市场占全球市场的三分之一。分析师预测,从2015年到2020年,全球FPGA市场的年增长率为9%,到2020年,全球FPGA市场将达到84亿美元左右。

目前FPGA处于加速快速增长的市场趋势,增速远大于其他芯片市场;同时,FPGA行业的平均毛利率也相当可观。根据市场数据分析,FPGA行业平均毛利率不到60%。FPGA行业也要有更大的市场规模才能有更好的用户。预计随着FPGA产量的逐渐减少和成本的进一步降低,其市场份额不会持续下降。

目前,FPGA的主要应用领域是通信、工业控制、国防和消费。近年来,现场可编程门阵列最有趣的趋势之一是应用领域的巨大扩展。在传统的FPGA走向市场的应用中,通信逐渐建立起高速、简单的协议,而消费电子的应用则侧重于低功耗、低成本。

此外,FPGA还广泛应用于医疗电子、安防、视频、工业自动化、语音网络、半导体生产设备、家电等领域。FPGA在工业中的应用主要涉及四大领域,即电机控制、工业网络、机器视觉和机器人控制。

以电机控制为例,重点是降低噪声、增加振动、降低电磁干扰、实现更高的控制精度和增加能耗。目前,在全球市场上,Xilinx和Altera在FPGA技术和市场上仍然占据着独占地位。

两家公司占据近90%的市场份额,拥有6000多项专利;剩下的市场份额主要被点阵和Microsemi占据,这两家公司也拥有约3000项专利。2014年,Xilinx和Altera的收入分别为23.8亿美元和19.3亿美元;2014年,点阵和Microsemi(仅限FPGA)的收入分别为3.66亿美元和2.75亿美元。四大FPGA市场龙头已经完全垄断了FPGA的市场份额。

FPGA市场前景诱人,但门槛在芯片行业无与伦比。全球60多家公司花费数十亿美元,试图一个接一个地到达FPGA高地的顶端。

其中,像英特尔、IBM、德州仪器、摩托罗拉、飞利浦、东芝、三星这样的行业巨头寥寥无几,而位于美国硅谷的公司只有四家——Xilinx、Altera、点阵、Microsemi。以上四家公司拥有9000多项专利,那么多技术专利所包含的技术壁垒当然高不可攀。摩尔定律和英特尔云计算试图收购Altera去年,英特尔以167亿美元的价格将第二大FPGA公司Altera收入囊中。

当时,英特尔CEOBrianKrzanich回应称,英特尔稳健的战略是扩大核心资产,进军低利润、有序的市场空间,而此次收购英特尔,可以将摩尔定律推向更好、更强大的下一代解决方案。企业用户希望在增强网络、大规模云数据中心和物联网领域实现更具性价比的性能,这正是摩尔定律和英特尔、Altera共同引领的创意。

那么,为什么Intel愿意以如此低的价格(几乎是市场销售率的8倍)收购这家公司呢?作者注意到,2014年,微软带领亚马逊、谷歌等多家一流大学在IEEE发表了一篇名为《提高大型数据中心的可配备架构》(AreConfigurable Fabricoraccelerating大规模数据中心服务)的长文。本文的参与者还包括Altera和Quanta的技术支持。

本文涉及的项目名为“弹射器”,是微软研究院大力推进的保守项目。云计算时代,微软研究院还在积极思考如何改善目前的云基础设施。由于云基础设施的快速增长过于缓慢,当云数据中心达到一定规模时,将面临稳定性和可持续性的挑战。

微软研究院积极考虑是否有其他替代技术来构建持续快速增长的云数据中心,即FPGA现场可编程门阵列。自1985年世界第一款FPGA产品问世以来,FPGA的应用逐渐从数字信号处理和高速串行收发器扩展到嵌入式处理器。

FPGA广泛应用于通信、消费电子、工业控制、测试测量等微电子和电气领域,但在大型数据中心完全没有使用过。2014年6月,微软研究院宣布已成功完成测试,并将FPGA技术(代替GPU技术)应用于必应云数据中心。其效果还包括,与传统服务器相比,它在处理必应定制算法方面快40倍,比必应现有系统慢2倍,并且可以将现有服务器的数量减少一半。

FPGA技术加速了服务器上大量数据的处理,有助于解决大数据问题,满足了分布式工作阻抗的巨大市场需求。《提高大型数据中心的可配备架构》(可配置制造接入大规模数据中心服务),本文讲述如何在Bing上测试FPGA技术。2014年9月,百度宣布将使用FPGA技术作为自己的数据中心。这意味着未来数据中心巨大的市场空间很可能要靠FPGA来达成协议,与Altera的整合将为过去市场份额较低的英特尔的通信和网络市场关闭这个市场空间。

FPGA在云数据中心的应用将从CPU和FPGA线性使用,封装到CPU和FPGA,集成到CPU和FPGA进行开发。它将在卷积神经网络算法的图像识别、加密算法的安全控制和压缩算法的大数据处理中发挥最重要的作用。

微软的研究指出,FPGA的功耗约为高端GPU的1/10,但高端GPU的图像处理能力是FPGA的2-3倍,多个FPGA组成的集群可以超过GPU的图像处理能力,保持低功耗的特点。根据英特尔的预测,到2020年,三分之一的云数据中心节点将使用FPGA技术。

物联网中,Altera的FPGA技术与英特尔的Atom芯片相集成,将在未来取代工业自动化控制市场和高级驱动辅助系统市场的现有技术,并在2020年产生110亿美元的增量可服务市场。由于使用了FPGA技术,用户可以通过自编程来取代现有的ASSP和ASIC,对于关键的物联网应用,可以减少新功能,提高性能,降低成本,缩短上市时间50%左右。

目前,现场可编程门阵列市场的竞争正在发生变化,应用领域大大扩展。之前FPGA很大程度上是通信市场主导。

然而,随着工业智能、汽车电子化和物联网的发展,市场对编程灵活的FPGA的需求大大增加。FPGA厂商倾向于转向解决方案提供商,大力开发消费市场。与英特尔这样的大公司合作,将需要市场的主导地位作为解决方案。一旦英特尔和Altera的解决方案领先,程序员和工程师就会涌入这个技术方向,这将进一步稳定英特尔的市场地位。

2014年6月,英特尔宣布将业界领先的至强处理器和FPGAPCB集成为单一结构,其插槽与标准至强处理器兼容。英特尔称之为FPGA,它将为英特尔客户提供更强的算法执行能力和更高的性能。但业内有研究指出,基于FPGA的加速器会带来10倍以上的性能提升,而Intel在此基础上称之为2倍以上的提升,而且还使用了FPGA与处理器之间的超低延迟模块。

也就是说,Intel使用FPGA可以给基于服务器的应用带来20倍以上的速度加成响应!9月,Altera开始在百度深度自学应用中与百度公司建立FPGA和卷积神经网络(CNN)的合作关系。百度称FPGA的加速具有很大的应用潜力,这将有助于FPGA了解主流的异构计算领域。凭借AlteraFPGA硬核IEEE754浮点乘法器和加法器的可编程能力和特性,服务器和数据中心满足了搜索、大数据和深度自学领域更简单的市场需求。

据估计,全球数据中心的功耗占全球总功耗的1%-10%,随着数据量的快速增长,功耗也在缓慢下降。现在,在降低能耗快速增长的同时,保证较慢的计算能力已经成为一个巨大的经济和生态问题。今天的数据中心是建立在廉价电力的基础上的,数据中心的规模和吞吐量是由输出功率和散热能力所允许的。严重依赖服务器的公司,如微软、谷歌、Facebook和易趣,有很大的动力来加速代码执行和减少电费。

同时,由于摩尔定律经过大约50年的长跑已经在南北终结,我们单核处理器的功耗问题已经达到了无穷大,功耗提升的速度已经达到了性能提升的速度。然后我们有双核、四核甚至八核甚至更多的多核芯片。最后,为了填补底层半导体工艺的持续改进不足,我们正在寻找其他方法。等待更好的半导体材料来解决问题,并不是不现实的自由选择。

为什么FPGA需要以更低的功耗大幅提升计算能力?对于特定的算法,基于FPGA的硬件需要获得低延迟、高吞吐量、低功耗的高度细分的并行计算。同样值得注意的是,英特尔并不是第一家计划用FPGA大规模生产异构处理器的公司。

Xilinx凭借其Zynq系列在这个市场上打了几年仗,该系列采用XilinxFPGA架构的ARM处理器。虽然Zynq不是数据中心级别的处理器,但其实差距还是很大的,但是Xilinx凭借其在Zynq上积累的经验和工具,将会使其在未来的低功耗服务器市场争夺战中占据一席之地。从FPGA的五大市场来看,工业、通信等领域占据了70%左右的市场份额,计算机应用和医疗设备发展迅速,低成本、低功耗的FPGA占据了消费市场。

随着通信、工业控制、机器人、视频分析乃至消费市场的发展,FPGA的市场规模更加可观。最近有观点传达了FPGA打算取代CPU作为主芯片的可能性。

同时投资大、门槛低的FPGA可以在国产化上继续稳健发展。FPGA会不会成为摩尔定律过热的毒药?点阵是消费电子唯一的FPGA供应商吗?正如我之前多次提到的,现在整个全球FPGA市场完全被四家美国公司垄断,Altera和Xilinx占据了88%左右的市场。

但对于中国本土公司来说,FPGA完全是空白,目前和未来仍将严重依赖进口。如果中兴再次停止销售,对任何企业来说都可能是一场灾难,FPGA的快速成长将会给中国带来更多的挑战。当中国需要制造最重要的一块半导体时,这是政府和主要制造商关注的焦点。

但根据笔者获得的一个产品数据,国内企业已经成功开发出与LatticeiCE系列同款兼容的设备,并在市场上销售。因此,作者并不太担心中国人需要最终占领美国人建造的FPGA堡垒。

这款不仅有点阵兼容的设备,还有Altera的低端芯片。(为防止广告指责,此处念公司名称。)这个国产厂商经常出现在三星的Galaxy系列中,可以确认不是胶版设计,否则三星这样的大厂商会很顾忌知识产权的订单。随着智能市场的需求,现场可编程门阵列的未来正在迅速变化,社会芯片项目的巨大减半趋势是不可逆转的。

使用专用集成电路方案的投资大大减少,周期长,市场风险大大增加。而且相对来说,FPGA技术正在逐渐走向主流。

现场可编程门阵列具有并行计算的优势,可以在高性能、多通道领域取代部分专用集成电路和数字信号处理器。FPGA的并行计算可以优化传统的多通道处理的ASIC方案。

以5万个芯片为临界点,FPGA有在低值、小批量、多通道的专用设备(如雷达、航天飞机、路由器)中取代ASIC的趋势,这将是Xilinx的坚实基础。FPGA开发周期比ASIC低55%,可以用来慢慢抢占市场。这可能是格公司在小批量消费电子产品市场上最重要的赢家或输家。

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英特尔旗下AlteraFPGA的最终目标应该是利用其高性能、低功耗、深度自学的优势,最终将其纳入CPU技术,实现异构计算数据中心的未来。从资本市场来看,紫光集团刚刚完成了对格的一小部分大股东的不道德行为。格(LSCC)目前在纳斯达克上市,总市值不到8亿美元。与Altera 167亿美元的收购价格相比,这个量堪称理想的收购目标。

全世界的FPGA企业只有这四个目标(Xilinx、Altera、点阵、Microsemi)。英特尔已经卖给Altera了,而作为行业大佬的Xilinx是不会买的,而剩下的两个稀缺目标已经一个个卖出去了。趁着转入iPhone7供应链的东风,不告诉格今年市值不涨,成了大男人的战斗目标。然而,美国政府似乎可能会批准后中国公司收购拥有如此关键技术的脆弱公司。

所以国内本土的FPGA企业一定要抓紧,争取尽快打造替代进口,才能脱离被别人控制的局面。记录:本文经半导体联盟(微信官方账号:)许可发布。如需联系原作者,并注明作者和原文,内容不得删除。

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