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市场客户平台2009 FPGA 引爆元年 赛灵思可编程技术势在必行

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专访赛灵思公司亚太区销售及市场副总裁 杨飞 先生

2009 经济危机、产业低靡,赶上浪潮的小公司可能还未来得及一展拳脚,就被淹没至黑暗里。而大的企业,多数也并不盈利,甚至岌岌可危。但有一股声音一直坚定并越发激昂—— FPGA 势不可挡。日前,记者利用赛灵思公司参加 2009 ' 北京微电子国际研讨会的机会采访了亚太区销售及市场副总裁杨飞先生,他与我们分享了这一年来赛灵思 FPGA 的发展情况,并用公司的成长事实证明了确如赛灵思高调宣扬的“ FPGA 势不可挡”,其时代或已来到。

从源头说起

Ross Freeman 是谁?估计多半人并不知道。但这位 FPGA 的发明人,在今年 3 月被选入了“ 2009 美国发明家名人堂”,与其同列的还有发明集成电路的 Jack Kilby 与摩尔定律的发现者 Gordon Moore ! Jack Kilby 与 Gordon Moore 是半导体业不可或缺的伟大存在,而 Ross Freeman 的加入,或者也预言着未来 FPGA 架构将为产业带来的震颤。

在上世纪 80 年代初,也就是英特尔的 80286 微处理器开始纵横江湖的年代, Ross Freeman 设计了一款满布晶体管的芯片,由晶体管形成逻辑单元阵列,这些逻辑单元可通过编程而被重新配置,实现一定的功能,而阵列中的逻辑单元总会有一部分处于冗余状态,这就是最初的 FPGA 。在经历了少有人接受的阶段后,通过在通信领域的出色表现, FPGA 迎来了第一次发展高潮,然而其成本的劣势仍限制了发展。

这是 FPGA的时代

经过不断地积累、成长,年轻的 FPGA 从“先期研发准备工具”一跃迎来了其黄金阶段。环境的沃土与内在迸发的能量,让 FPGA 时代的宏图慢慢展开。

前途黯淡的 ASIC

90nm 工艺下, ASIC 表现极为活跃,但随着工艺进程的发展,当 65nm 、 40nm 甚至 32nm 时代到来时,我们看到的是不断萎缩的 ASIC 市场。

当前消费者的需求驱动着市场的发展,就如同人生活节奏的快速化一样,人们越发地“喜新厌旧”。消费者的需求总在不断地改变,它刺激着市场的不断细分与变化。谁能第一步抢占市场,谁就是赢家,而落后的总要挨打,或者付出生命的代价。

每个企业都是要谋得利润的, ASIC 面临的尴尬处境渐渐显现:一方面, ASIC 是定制化产品,它虽然能满足单一用户的大宗订单需求,但成也萧何败也萧何。专门面向 A 客户的产品,在未经许可下,不能为 B 客户采用。这在无形中拉长了产品的研发周期,加大了成本投入。另一方面,工艺的进步令其研发成本呈指数级增长。据业内公司调查显示,开发一颗新的芯片, 90nm 工艺的需要 2400 多万美金, 65nm 工艺的需要 3400 多万美金,而 45nm 工艺则需要 6100 多万, 32nm 工艺甚至需要一个亿。 ASIC 公司多半无力一人承担巨额的投入成本。而风云变化,谁也无法预料昨日的最新技术会不会一夕间风光不再。

当传统的 ASIC 及 ASSP 的设计周期跟不上市场的变化而市场容量又不足以支撑巨额的研发成本时, FPGA 的价值变得到体现:基于 FPGA 芯片,半导体厂商和系统厂商可以大幅缩短研发周期,同时节省大量 NRE (一次性工程费用)成本。

“势无可挡的 FPGA ”

谈到 FPGA 缘何势无可挡, 杨飞 先生表示可以归纳为如下三方面:市场的动力,资金的约束与技术的创新。

市场的动力与资金的约束恰好应对了 ASIC 发展遇到的两大阻碍,同样是面对市场快速发展的现状, FPGA 一直以来被人所熟知的灵活特性,恰好最大限度地满足了用户对于设计更新的需求。而在资金方面,通过选用先进工艺的 FPGA 芯片,客户可以节省昂贵的碾磨费用与工艺的开发成本,事实上,相对于 ASIC 掩模费用需要企业独立承担, FPGA 的掩模费用被其众多客户均摊,降低了客户的成本压力。而免费的 EDA 设计软件为企业进一步节省了资金。

与此同时, FPGA 一直是创新的芯片。 杨飞 先生表示多数处理器厂商都面对着摩尔定律带来的挑战,但目前 FPGA 仍受益于摩尔定律,当工艺继续发展, FPGA 芯片集成度与芯片规模将进一步提高,功耗将进一步降低,这将有助于工程师完成更为复杂的系统设计。

TDP——目标设计平台

今年年初,赛灵思宣布推出目标设计平台,帮助客户用最少的时间完成应用基础部分,从而可以将更多的时间用于提供设计所独有的价值。赛灵思提供目标设计平台的考量在于,虽然赛灵思一直为设计师提供开发板、芯片、工具、 IP 和参考设计,但根据客户的需求,需要更加形式化且高效的方法为设计人员提供构建基础,因此目标平台应运而生。

目标设计平台用来描述以客户设计流程的成功为导向的五个关键元素的集成,这些元素包括 FPGA 器件、 IP 内核、经行业验证的方法组成的设计环境、强大的参考标准以及可扩展板和工具包。借助赛灵思的 FPGA ,每个元素都可以由赛灵思或第三方供货。

通过目标设计平台, FPGA 为客户提供了充分的灵活性。赛灵思针对不同细分市场,会提供相应的设计平台,即为应用挑选出合适的 FPGA 芯片和外围芯片,做出合适且可扩展的演示板,准备好软件工具和高度可配置 IP ,提供参考设计流程等。“我们的目标是,帮助用户完成他们传统工作量的 80% ,而剩下的 20% 工作量,主要是客户用来创造差异化的功能即他们自己的核心竞争力,从而帮助客户快速占领市场。” 杨飞 先生表示。

目标设计平台是赛灵思公司采取的市场策略与手段,因为符合客户的根本利益需求,得到了良好的市场反响。对于国内的中小型企业,或初创公司而言,这样的模式也简化了其产品的研发流程,有益成长。而未来,为建设更完善的目标设计平台,赛灵思将进一步支持亚太地区生态合作厂商,共同为创建 FPGA 应用推出新的方法和开发系统。

当赛灵思遇到 ARM

10 月 20 日 赛灵思与 ARM 公司共同宣布合作开发计划。一个是全球可编程逻辑器件老大,一个是全球最大 IP 供应商,当两大巨头联手,为业内带来的震动可以想象。全新的 ARM 核 +FPGA 的结构是否将是未来 FPGA 的发展趋势? ARM 与业内其他厂商的合作并不理想,此次是否能实现突破?对用户而言,又会带来怎样的实惠?

我们的问题可谓多多,谈及与 ARM 的合作,杨飞低调的表示,此次的合作最主要的是基于赛灵思加强生态系统建设的考量。赛灵思已经开始采用 ARM Cortex 处理器 IP ,并将利用 ARM 数字单元库( cell library )和嵌入式存储器,为未来的可编程平台提供支持。

同时,杨飞强调了 ARM 的 AMBA 协议的价值。 AMBA 协议是片上组织通信的行业标准,为组成片上系统 (SoC) 的功能模块的互联和管理规定了详细的实施策略。通过此次合作, ARM 公司针对此协议 FPGA 的实施进行了优化,并提出了利用处理器或不需要处理器而单独使用的新的模式。为行业描绘了一幅基于业界领先的 FPGA 技术、开发板和标准 IP 的开发平台计划蓝图。

目标设计平台的一个关键组成部分是生态系统的参与, AMBA 与 AXI 技术的采用为软件和硬件设计人员提供了针对 IP 模块互联和构建嵌入式系统,拥有经验证的、被广泛采用的标准带来的稳定性。通过采用全线 ARM 技术,并充分利用 ARM 处理器的巨大优势,双方将为 FPGA 客户和生态系统开发人员提供灵活的计算平台,使他们的 IP 和软件开发可以在更广的范围内进行共享和重复利用。 这将使得可编程方案进一步深入渗透到现有的市场并拓展至新的市场领域。 理想的应用将涵盖通信、 汽车、消费类市场、航空、国防以及工业等各个市场。

中国创新之风

根据 SIA 的数据显示, 2008 年美国半导体市场规模下滑 10.5% ,欧洲市场规模下滑 6.6% ,日本市场规模下滑 0.7% ,而日本以外的亚太地区半导体市场规模仍增长了 0.4% 。可以确定地说,以中国为主的亚太地区已经成为了全球半导体市场的新引擎。

因此, 杨飞 先生强调了中国市场对于赛灵思的重要性。当前,赛灵思在华的主要策略,即响应中国“十一五”规划,特别是自主创新的号召,帮助中国企业走自主创新之路。

杨飞 先生表示,赛灵思每年都会投资一些国内的与 FPGA 产业相关的初创型半导体公司,提供一些服务与技术支持。如,一家为监控应用开发多通道 D1 分辨率 H.264 多媒体数字信号编解码器 IP 的合作伙伴。传统上,人们可能会采用 DSP 来实施 H.264 运算法则,但是 DSP 是一种基于软件的方法,不能支持多通道 D1 分辨率。而 FPGA 是一种基于硬件的快速方法,可以全面支持多通道 D1 分辨率。赛灵思将帮助诸如此类的创新公司加速其自主创新的进程,也进一步完善其目标设计平台下的生态系统建设。

此外,赛灵思也看到人才对于产业发展,企业创新的价值所在,因此着力推广大学计划并委托相关合作伙伴开展在职人员培训活动,如,与中电网合作的国家紧缺人才培训项目。截至目前,赛灵思已先后在上海、南京、成都、无锡、天津、西安等地设立了创新中心。

我们确实看到了 FPGA 特有的灵活性和基于硬件的架构带来的成本与设计优势,但每种技术都有其局限,也有其闪亮点。在高通信量、高处理率与高实时性的未来, FPGA 是否能如其所预言的那样快速的涌入并一路发展下去,仍不得而知。但至少现在,在多核处理器、 DSP 、 ASIC 、 ASSP 等不同的架构都有其局限性的今天,或者 FPGA 的存在将引领大家迎来一个崭新的时代。当然,我们还可以期待 FPGA+ARM 将为我们带来怎样的可能。

采访最后,让我印象最深刻的是赛灵思是一家自成立之初, 25 年一直保持盈利、具有正现金流的公司。这应该是所有公司所期望做到的,那就做赛灵思这样的公司吧:始于创新,成于创新。


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