Altera正式獨(dú)立，CPU和FPGA最終還是“分手”了

激石Pepperstone(http://hppnl.com/)報(bào)道：

3月1日，F(xiàn)PGA行業(yè)發(fā)生了一件大事，從英特爾拆分出去的PSG部門，正式宣布了其“新名稱”：還是曾經(jīng)的品牌Altera。是的，Altera王者歸來了。

從曾負(fù)責(zé)英特爾數(shù)據(jù)中心和人工智能 (DCAI) 部門，被任命為重組后的 Altera 的首席執(zhí)行官的桑德拉·里維拉 (Sandra Rivera) 介紹得知，Altera 目前正在追逐的整個(gè)潛在市場，主要是針對 Xilinx，但也針對 Achronix 和 Lattice Semiconductor。Achronix 與 Xilinx 和 Altera 一樣向數(shù)據(jù)中心銷售 FPGA，這四家公司都有嵌入式和邊緣用例，涵蓋國防和航空航天、電信和網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)和其他行業(yè)以及數(shù)據(jù)中心之外。

總體而言，除了網(wǎng)絡(luò)、汽車、消費(fèi)品和工業(yè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)用例之外，Altera 還在追逐數(shù)據(jù)分析、SmartNIC 和 DPU、5G 和 6G 手機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)器人和運(yùn)動(dòng)控制、視頻會(huì)議和分發(fā)以及機(jī)器視覺工作負(fù)載、測試和醫(yī)療以及國防電子產(chǎn)品。以下是 Altera FPGA 系列的總體路線圖和客戶細(xì)分，以及它們在功能、成本和容量方面的相互比較：

從上述介紹，我們可以看到新Altera的決心。FPGA市場也再起波瀾。

FPGA的再次分拆在技術(shù)圈引起了廣泛討論。這一決策標(biāo)志著CPU和FPGA兩大技術(shù)路徑的分離，同時(shí)也引發(fā)了關(guān)于FPGA未來發(fā)展路徑的思考：FPGA是應(yīng)該獨(dú)立發(fā)展，還是與CPU緊密集成更為合適？這對于FPGA市場的競爭格局又會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？國產(chǎn)FPGA廠商可能面臨新的競爭。

CPU與FPGA分分合合

天下大勢，分久必合，合久必分。在此，也讓我們再來回顧下英特爾與Altera、CPU和FPGA之間的分分合合。

根據(jù)維基百科的記載，Altera成立于1983年，早在1984年，該公司與英特爾建立了長期設(shè)計(jì)合作伙伴關(guān)系，并于1988年通過首次公開募股(IPO) 成為上市公司。而且在1994年，Altera還以5000萬美元收購了Intel的PLD業(yè)務(wù)。

2015年6月，英特爾宣布以167億美元收購FPGA巨頭Altera。這筆交易震驚了整個(gè)科技行業(yè)，也引發(fā)了業(yè)界對FPGA未來發(fā)展的諸多猜測。

英特爾收購Altera主要有以下幾個(gè)原因：

增強(qiáng)自身在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的競爭力。Altera在FPGA領(lǐng)域擁有領(lǐng)先的技術(shù)和市場份額，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、通信、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。收購Altera可以幫助英特爾擴(kuò)展其在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的產(chǎn)品線，增強(qiáng)其與FPGA廠商賽靈思（Xilinx）的競爭力。

拓展新的市場機(jī)會(huì)。Altera在可編程邏輯器件 (PLD) 領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，這可以幫助英特爾拓展新的市場機(jī)會(huì)，例如物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等領(lǐng)域。

提升研發(fā)實(shí)力。Altera擁有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其技術(shù)實(shí)力在業(yè)界享有盛譽(yù)。收購Altera可以幫助英特爾提升其研發(fā)實(shí)力，保持其在技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

收購之后的Altera被整合為英特爾的一個(gè)新業(yè)務(wù)單元，名為“可編程解決方案組”（PSG）。該業(yè)務(wù)部門后續(xù)開發(fā)了英特爾的Agilex、Stratix和其他FPGA產(chǎn)品。尤其是他們所打造的Agilex FPGA家族，涵蓋了低中高端市場。其中Agilex 7高端FPGA產(chǎn)品線取得了很大的成功。

然而，在收購Altera九年后，英特爾于2023年10月4日公開宣布，將剝離其可編程解決方案部門（PSG）。從今年1月1日起，PSG作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體機(jī)構(gòu)運(yùn)營，并計(jì)劃在未來兩到三年內(nèi)為該業(yè)務(wù)進(jìn)行公開募股（IPO）。

那么，為何CPU與FPGA“分手”呢？

關(guān)于英特爾剝離FPGA業(yè)務(wù)，國內(nèi)專業(yè)人士認(rèn)為：“英特爾在2015年收購Altera即使是現(xiàn)在來看，也是一項(xiàng)具有前瞻性的戰(zhàn)略舉措。當(dāng)時(shí)，英特爾正積極布局?jǐn)?shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)，并希望通過收購Altera來加強(qiáng)其在數(shù)據(jù)中心加速領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

然而，在收購后的整合過程中，英特爾并未充分發(fā)揮Altera的FPGA業(yè)務(wù)價(jià)值。一方面，F(xiàn)PGA業(yè)務(wù)（PSG事業(yè)部）在英特爾整體營收中占比偏低，一年不到30億美元的收入僅占其總體營收的約為3-4%，因此未能獲得足夠的重視，也導(dǎo)致Altera部分員工流失。另一方面，英特爾試圖將Altera的FPGA芯片深度整合至CPU，但這一過程進(jìn)展并不順利。

鑒于上述原因，英特爾收購Altera并未帶來預(yù)期的顯著收益，且削弱了FPGA業(yè)務(wù)的獨(dú)立發(fā)展?jié)摿?。因此，英特爾選擇釋放FPGA業(yè)務(wù)，讓其獨(dú)立發(fā)展，可能更有利于該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)增長。這是基于商業(yè)戰(zhàn)略考量的決策?！?/p>

電子科技大學(xué)長三角研究院（湖州）集成電路與系統(tǒng)研究中心副主任、Altera“金牌講師”黃樂天認(rèn)為，當(dāng)時(shí)收購Altera的時(shí)候，是想結(jié)合FPGA做異構(gòu)計(jì)算。當(dāng)時(shí)他們談到整個(gè)FPGA的運(yùn)算的能效比GPU要高，如果說把FPGA能夠像GPU一樣搞成一個(gè)GPFPGA，或者是以以算法加速或者運(yùn)算加速為為特點(diǎn)的FPGA，則可與CPU緊密結(jié)合以提高整體性能。

在此，我們需要理解CPU和FPGA的本質(zhì)區(qū)別。CPU（中央處理單元）是一種通用處理器，設(shè)計(jì)用于執(zhí)行廣泛的計(jì)算任務(wù)，擁有固定的硬件架構(gòu)和指令集。相比之下，F(xiàn)PGA（現(xiàn)場可編程門陣列）則提供了可編程的硬件，允許用戶根據(jù)特定應(yīng)用自定義邏輯電路。這種靈活性使FPGA在處理特定任務(wù)時(shí)表現(xiàn)出高效和定制化的優(yōu)勢。

“英特爾曾投入大量資源開發(fā)OpenCL和OneAPI等通用計(jì)算框架，試圖將FPGA納入通用編程范疇。但實(shí)踐表明，F(xiàn)PGA并不適合于這種角色，反而導(dǎo)致了傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)處理市場的忽視。實(shí)際上，F(xiàn)PGA的本質(zhì)更接近于通信器件，更適用于I/O接口的聚合、數(shù)據(jù)預(yù)處理等任務(wù)。”黃樂天告訴筆者。直到最近英特爾所推出的Agilex FPGA家族，才重新又把通信信號(hào)處理、網(wǎng)絡(luò)交換這些又重新做成當(dāng)成重點(diǎn)的發(fā)布。尤其是在Agilex FPGA中引入了AIB協(xié)議和EMIB為基礎(chǔ)的Chiplet技術(shù)，將IO接口和專用加速器作為FPGA的外圍Chiplet集成起來，可以面向網(wǎng)絡(luò)交換、無線通信等特定應(yīng)用場景靈活的搭配各種接口，重回了FPGA適用于特定場景定制化設(shè)計(jì)的“主場”。

“總的來說，在AI時(shí)代，F(xiàn)PGA并未成為與GPU分庭抗禮的通用計(jì)算器件?；蛘逨PGA與CPU融合不應(yīng)該像英特爾這樣來搞，不應(yīng)該把他看成是FPGA的附屬或是單純的一個(gè)加速器件。后來英特爾也轉(zhuǎn)而走上了自研GPU的道路?！秉S樂天表示。

這個(gè)決定是在英特爾認(rèn)識(shí)到它在管理PSG方面出現(xiàn)了失誤之后作出的。英特爾在其文稿中提到，盡管PSG財(cái)務(wù)上連續(xù)創(chuàng)下紀(jì)錄，但英特爾認(rèn)為，PSG在FPGA的真正高增長、高利潤市場（如工業(yè)、汽車、國防和航空航天）方面服務(wù)不足。PSG在成為英特爾DCAI（數(shù)據(jù)中心和人工智能）的正式部分后，主要專注于數(shù)據(jù)中心解決方案，忽視了其他業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

從市場需求和技術(shù)發(fā)展的角度來看的話：CPU作為通用處理器，已經(jīng)形成了成熟的市場和應(yīng)用生態(tài)。而FPGA在特定領(lǐng)域（如數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)處理、特定運(yùn)算加速等）展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢，但其市場相對專業(yè)化且定制化需求更高。英特爾拆分FPGA業(yè)務(wù)，可能是為了讓FPGA在其擅長的領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)更專注和深入的發(fā)展。

FPGA是“單身”好？還是與CPU合起來好？

那么，問題來了，對于FPGA來說，是獨(dú)立發(fā)展好，還是與CPU合在一起好。市場需求和技術(shù)趨勢是決定FPGA發(fā)展方向的關(guān)鍵因素。隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的興起，對高性能、高效率計(jì)算的需求日益增加。在這樣的背景下，F(xiàn)PGA的靈活性和可定制性使其成為一種有吸引力的選擇。

但這兩種方式各有利弊：

1 獨(dú)立發(fā)展

優(yōu)勢：FPGA的靈活性和可編程性是其最大的優(yōu)勢。在特定應(yīng)用場景，如無線通信、數(shù)據(jù)中心加速器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和信號(hào)處理設(shè)備中，F(xiàn)PGA的這些特性能提供定制化的解決方案，以適應(yīng)快速變化的市場需求。獨(dú)立發(fā)展使得FPGA可以更加專注于這些領(lǐng)域的創(chuàng)新，加快技術(shù)迭代和市場響應(yīng)速度。此外，F(xiàn)PGA的獨(dú)立供應(yīng)商可以與多種CPU制造商進(jìn)行合作，增強(qiáng)市場適應(yīng)性和靈活性。

劣勢：可能需要更多的資源和時(shí)間來開發(fā)與特定應(yīng)用深度結(jié)合的產(chǎn)品，且在通用性和易用性方面可能沒有很好的和其它可編程資源充分整合。

2 與CPU整合

優(yōu)勢：可以結(jié)合CPU的通用性和FPGA的靈活性，提供一種既通用又高效的解決方案。對于需要快速處理大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用（如大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算），這種集成方案具有明顯優(yōu)勢。將FPGA與CPU集成在同一芯片上，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的高效率和低延遲。集成設(shè)計(jì)可以減少芯片間的數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高能效比，尤其在空間和功耗受限的應(yīng)用（如移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)）中更顯優(yōu)勢。同時(shí)，隨著計(jì)算需求的多樣化，集成化的CPU和FPGA解決方案也顯示出其獨(dú)特價(jià)值。

劣勢：技術(shù)集成的復(fù)雜性增加，可能導(dǎo)致開發(fā)成本和時(shí)間的增加。在特定應(yīng)用的高效性上可能不如完全定制化的FPGA解決方案。同時(shí)，CPU廠商往往存在“CPU中心主義”的思想，過分強(qiáng)調(diào)將FPGA與CPU整合而忽略FPGA自身發(fā)展的需求。

總體來看，英特爾拆分FPGA業(yè)務(wù)反映了技術(shù)發(fā)展的多樣性和市場需求的差異化。對于FPGA來說，無論是獨(dú)立發(fā)展還是與CPU整合，關(guān)鍵在于如何更好地服務(wù)于特定的應(yīng)用場景和市場需求。未來，我們可能會(huì)看到更多針對特定領(lǐng)域優(yōu)化的FPGA產(chǎn)品，同時(shí)也會(huì)看到在某些應(yīng)用中CPU和FPGA的深度整合。這種多元化的技術(shù)路徑，將更好地滿足不斷變化的市場和技術(shù)需求。

“FPGA+”是發(fā)展趨勢

“如果要做高端市場，僅用一個(gè)純FPGA，我認(rèn)為越來越難。不是說你提供一個(gè)幾兆的local table，就上億門或者是上十億門的FPGA就能完美的解決這個(gè)大系統(tǒng)需要的這些問題?！眹鴥?nèi)專業(yè)人士表示，“CPU+FPGA”或“FPGA+”是現(xiàn)在AI時(shí)代下發(fā)展的一個(gè)趨勢。因?yàn)楝F(xiàn)在很多數(shù)據(jù)中心上的技術(shù)業(yè)務(wù)和系統(tǒng)層面的問題都已經(jīng)落實(shí)下來了。而且隨著ChatGPT等AI的快速發(fā)展，對高算力的需求正在大幅提升。AMD收購賽靈思也是為了高算力的需求，AMD正在將CPU、GPU和FPGA融合，創(chuàng)造出異構(gòu)且多樣化的產(chǎn)品線，以滿足未來對算力和靈活性的需求。

“因此，不管是以Die的形式，還是以Chiplet的形式，又或是更為簡單的SiP形式，“FPGA+”肯定是一個(gè)技術(shù)方向。這這一趨勢已在小型應(yīng)用市場中得到體現(xiàn)。然而，要實(shí)現(xiàn)“FPGA+”的完善應(yīng)用，仍需解決包括軟件層面、系統(tǒng)層面以及芯片的可靠性和功耗等問題?！彼又赋?。

在高算力應(yīng)用場景下，更強(qiáng)大的CPU與大型FPGA的組合是必要的。在這一發(fā)展過程中，F(xiàn)PGA的技術(shù)路線可能會(huì)進(jìn)行調(diào)整，從傳統(tǒng)以查找表（LUT）為主的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向更高層次的抽象，例如粗粒度模型，將LUT層次提升至計(jì)算單元，增加更多的運(yùn)算單元，如DSP切片，以補(bǔ)足CPU在并行加速能力上的不足。

他接著以賽靈思最新量產(chǎn)的7納米ACAP FPGA為例，指出其中包含許多創(chuàng)新元素，不再局限于傳統(tǒng)的查找表。這些創(chuàng)新包括更快的時(shí)鐘速度通道、改進(jìn)的布線結(jié)構(gòu)、專用的AI引擎和矢量計(jì)算引擎，以及為滿足AI時(shí)代數(shù)據(jù)處理需求而改造的DSP。這些細(xì)微的調(diào)整反映了FPGA技術(shù)在AI時(shí)代的演進(jìn)和適應(yīng)。

AMD的Versal HBM系列是首款也是唯一一款將SoC和傳統(tǒng)FPGA結(jié)構(gòu)與集成 HBM2e DRAM 和一流片上網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的自適應(yīng)硅器件。

“從時(shí)間節(jié)點(diǎn)上來看，AMD收購賽靈思（2022年）的時(shí)間要比英特爾收購Altera更合適一點(diǎn)，2015年有點(diǎn)太早了。雖然方向是對的，但由于當(dāng)時(shí)許多市場尚未成熟，這一舉措并未能充分發(fā)揮其潛在價(jià)值”國內(nèi)專業(yè)人士還指出。

寫在最后：平靜的FPGA市場再起波瀾

彼時(shí)英特爾收購Altera后，部分客戶出于對賣家變化的擔(dān)憂，轉(zhuǎn)而采購其他FPGA廠商的產(chǎn)品，包括賽靈思、Lattice以及國內(nèi)新興廠商，這釋放出了很多的機(jī)會(huì)。黃樂天指出：“目前國產(chǎn)FPGA的市場占有率已經(jīng)從五年前的不足5%，提升到了目前的20-30%。雖然增長是多方面因素造成的，過去五年多Altera被收購后在FPGA傳統(tǒng)領(lǐng)域的空白期客觀上為國產(chǎn)FPGA創(chuàng)造了很大的發(fā)展機(jī)會(huì)?！?/p>

但是這一FPGA業(yè)務(wù)獨(dú)立運(yùn)營后，它將重新作為獨(dú)立FPGA廠商參與市場競爭，這可能會(huì)對現(xiàn)有市場格局造成一定干擾。一方面，Altera將尋求重新獲得失去的客戶，另一方面，其也將推出更多樣化的產(chǎn)品，甚至進(jìn)入低端市場，以搶奪更多市場份額。

“對于國產(chǎn)FPGA公司而言的話，我認(rèn)為是又會(huì)迎來一個(gè)對手吧。雖然原來也是一個(gè)非常強(qiáng)硬對手，但是他畢竟相比賽靈思而言，但是現(xiàn)在這個(gè)PSG部門正在采取更為激進(jìn)的方式來搶奪更多的市場，可能會(huì)有更多多種可能性形式的產(chǎn)品，甚至重新來打低端市場也說不定。”

黃樂天認(rèn)為，重新獨(dú)立的Altera對FPGA市場來說是“王者歸來”。目前Agilex FPGA在以FPGA為中心的Chiplet技術(shù)路線方面表現(xiàn)出色，Altera有望重新引領(lǐng)FPGA傳統(tǒng)市場的革新。

對于國產(chǎn)FPGA廠商無疑將會(huì)帶來更大的挑戰(zhàn)，但也意味著機(jī)遇。國產(chǎn)FPGA廠商需要進(jìn)一步提升產(chǎn)品競爭力和市場策略，才能在激烈的競爭中立足并發(fā)展壯大。?????????