FPGA是一個技術密集型的行業,沒有堅實的技術功底,很難形成有競爭力的產品。
從技術上來看FPGA未來的發展,至少在幾年內還是遵循摩爾定律的規則,工藝不斷升級,目前xilinx 16nm工藝的FPGA已經成熟商用,altera被Intel收購后逐步會切到Intel的工藝上面來,現在也推出基于Intel 14nm工藝的Stratix 10等高端芯片。xilinx下一代產品會升級到7nm,重點應該還是瞄準通信和可能出現的新興行業如大數據處理等。可以預見的是,未來5年內工藝升級仍然是FPGA發展的主要方向。
其次,要符合未來行業的應用。FPGA市場定位一定是以下游產業發展趨勢為依據的。在過去十幾年中,xilinx和altera、lattice等公司最重視華為、中興、愛立信等公司的需求,因為FPGA在通信行業的市場占據了他們營收的半壁江山,所以這些年FPGA公司的Marketing相對來說是比較好做的。曾經有一次lattice的全球Marketing VP 來我這里進行市場需求搜集,說這場會議是他最重視的,雖有恭維之詞,但我們確實給lattice創造了在他們公司單一芯片最大銷量的記錄。FPGA下一個應用熱點,一定還是通信,從4G過度到5G,5G初期的量會很大,中后期逐步被ASIC化。另外可能大數據也會起來,畢竟FPGA協同CPU進行數據處理已經在多家大公司得到了驗證,微軟bing團隊用于搜索引擎處理的著名論文更是讓業界認同FPGA在數據處理中的優勢,后面是逐步上量的過程。人工智能不會那么快上量,一來AI目前還剛起步,究竟是FPGA、GPU、CPU唱主角還在爭論中,ASIC商用更早。二來FPGA在AI領域并沒有真正成功的商用案例,從開始商用到最后上規模需要比較長的時間。但是一旦FPGA在AI應用成為共識,其市場潛力極其巨大,也許會使得FPGA市場這個盤子迅速突破徘徊多年的4、50億美金。因為AI和行業密切相關,這決定了AI行業會有大量的中小公司,不像通訊設備行業這樣集中到幾個大公司,這些小公司沒有使FPGA 成為ASIC的能力,可能自始至終都是用FPGA,即使強大到如BAT,在其利潤非常可觀的情況下,也未必會很快啟動自己的ASIC設計來替代FPGA,因此如果AI行業中會大規模使用FPGA,FPGA行業規模將會得到快速增長。
(2)商業層面
芯片行業并購是這幾年的主旋律,一方面是巨頭們在某些細分領域遭遇到中小公司強有力的競爭,使得他們的利潤率收到影響,收購可以減少競爭,維持一定的寡頭利潤。另一方面行業競爭使得巨頭們需要抱團取暖,豐富自己的產品線以進軍廣泛的市場,如avago收購博通成立新的博通。還有的收購是為了增強協同效應,很顯然,Intel 花160多億美金收購altera不是為了獲得altera在通信市場的份額,而是和自己的cpu在云計算、大數據處理方面的協同增效,以維持Intel在未來新興行業的霸主地位。這樣一來,xilinx可能會比較被動,雖然在云計算、大數據處理方面xilinx也推出相應的解決方案,而且也有下游巨頭落地的案例,但是如果Intel 在市場上占據了主導,它一定會通過各種方式給xilinx設置相應的門檻,比如FPGA和Cpu之間自定義接口,或者牽頭制定相關的協議標準等。xilinx未來是否也會走和altera相同的路還不好說,畢竟能買得起xilinx的芯片巨頭一只手都能數的過來,而且還要有相關性,這個范圍就更小了,讓我們拭目以待。
2016年FPGA的總體市場規模在40多億美金,比2015年增長約10%左右,受通信市場運營商建設周期的影響,這幾年FPGA的市場規模在40億美金上下波動,總體比較平穩。以下是幾個主流FPGA廠家15/16年的市場占有率和銷售額,xilinx和altera遙遙領先,約占市場份額的90%左右,為第一梯隊。Microsemi和lattice為第二梯隊,中國廠商在里面屬于Others陣營,市場份額大概在1%左右。
可以這么講,目前中國IC廠商在FPGA這個細分領域和國外巨頭的差距遠遠比其他領域要大,原因很多,其中很重要的一點是FPGA技術門檻非常高,核心技術只掌握在及其少數的公司手上,而且xilinx和atlera手頭握有6000多項專利,對后進者形成很高的技術壁壘,國內廠商要么和國外巨頭專利交叉授權,要么花錢買專利,但當前我們并沒有多少專利可以和xilinx和altera進行交叉許可,購買難度更大,這不僅僅是資金的問題。從canyon bridge收購lattice被美國商務部否決來看,凡涉及到美國國家安全的高新技術公司,我國是不可能通過收購來獲得的,lattice在行業內充其量是第二團隊尚且如此,業界領先的企業我國更難獲得。因此,國內FPGA的發展只能靠自主,雖然這個過程可能會很漫長,但除此之外沒有更好的選擇。
下面從SWOT四個維度簡要分析當前國內發展FPGA的前景。
(1)首先說優勢。相比較xilinx和altera,國產FPGA廠商目前基本沒有絕對優勢,只有比較優勢,比如起點高,再也不用從微米級技術開始做起,一開始就從幾十納米進入,工藝差距可以縮小到2-3代的水平。另外,中國是FPGA芯片的應用大國,國產FPGA有本土化的各種優勢,比如對中小客戶需求的理解等比國外巨頭要更接地氣等。
(2)劣勢的話很明顯,從專利、技術產品到人才及市場品牌等,國產FPGA廠商都和國外巨頭存在很大的差距。
(3)再說機會,當前中國廠商面臨的機會比較多,因為從國家層面來看已經把FPGA列為國家戰略芯片,政府在這個領域的投入可能會逐步增加,雖然政府直接主導這個產業發展未必是好的方式,但是給予民營企業各方面的支持卻是非常重要的。另外,隨著中國經濟的發展,中國的企業能吸引到更多更優秀的國際化人才加入,尤其是一些高端的FPGA領軍人才,對一個企業的發展至關重要。最后,隨著人工智能和大數據等新興行業的發展,FPGA市場容量可能會出現大規模的增長。
(4)最后說威脅。說道威脅,專利是一個。當中國企業還很弱小,遠遠對國際巨頭構不成競爭的時候,這個風險還不大,如果已經形成競爭關系的時候,可能巨頭們就會拿起專利武器來捍衛自己的利益,如同中興、華為在發展過程中遇到的問題一樣,這就要求中國的FPGA廠商要苦練內功,在專利和技術方面踏踏實實做好積累,以應對將來可能出現的專利戰以及國際化,否則即使能做出產品,可能也走不遠。
總體來看,雖然目前中國在FPGA這個領域比國外的主流廠商還存在很大差距,但是考慮到中國經濟的發展和綜合國力的增強以及政府對芯片產業的高度重視,還有這個市場可能出現的大幅增長,中國的國產FPGA和國外主流廠商的差距會逐步縮小,雖然這個過程會比較長,但趨勢是無疑的。
近些年中國陸陸續續誕生了一些FPGA廠商,如京微雅閣、安路、同創、高云半導體等公司,都先后推出自己的FPGA芯片,有的已經在商用,有的在大公司進行樣品認定和試驗項目,這是一個很好的信號。在今年的“IC-CHINA 2017”大會中,高云發布了3款新品,不僅發布了集成ARM3的SOC FPGA,還有基于55nm SRAM工藝的“晨熙”系列和基于55nm嵌入式Flash+SRAM的“小蜜蜂”4個系列11款產品,基本覆蓋了lattice 70%~80%左右的產品,特別是小蜜蜂系列,對應lattice 的XO2/XO3,對其形成強有力的替代競爭優勢。另外,高云28nm的產品已經在研發中,預計2019年左右推出。目前高云FPGA芯片累計出貨量即將達到200萬片,對于一個成立才3年左右的公司,這個發展是相當迅速的,如果芯片的良率在應用中得到逐步提高,芯片可靠性得到了用戶的認可,這將會對國外廠商產生很大的沖擊。與此同時,安路也發布了它最新55nm的第二代“小精靈”ELF2系列高性能低功耗和內嵌MCU的SOC FPGA,向國外廠家的中低端產品發起了挑戰。
回頭看中國每個發展得不錯的行業,基本都遵循一個邏輯,先是從低端開始突破,對國外同類產品進行替代,在行業站穩了腳跟之后,開始持續改進,不斷提升自己的技術、產品、服務以及專利積累等,到了一定階段之后可以在細分領域里面創造一些需求,以不斷向高端進軍,最終在行業里面的高端占有一席之地。中國通訊制造業、高鐵制造等都是遵循這個邏輯發展的。 “低端突破->持續改進->創造需求->高端引領” 是中國各個行業發展的必由之路。對于FPGA行業來說,也完全可以按照這個思路發展。
FPGA市場前景誘人,但是門檻之高在芯片行業里無出其右。全球有60多家公司先后斥資數十億美元,前赴后繼地嘗試登頂FPGA高地,其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業巨鱷,但是最終登頂成功的只有位于美國硅谷的四家公司:Xilinx(賽靈思)、Altera(阿爾特拉)、Lattice(萊迪思)、Microsemi(美高森美),其中,Xilinx與Altera這兩家公司共占有近90%的市場份額,專利達到6000余項之多,如此之多的技術專利構成的技術壁壘當然高不可攀。而Xilinx始終保持著全球FPGA的霸主地位。當今,半導體市場格局已成三足鼎立之勢,FPGA,ASIC和ASSP三分天下。市場統計數據表明,FPGA已經逐步侵蝕ASIC和ASSP的傳統市場,并處于快速增長階段。