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FPGA走向全方位解决方案时代
厂商数量减少 产品线更加多元化

【作者: 姚嘉洋】2014年10月14日 星期二

浏览人次:【8916】

@引言:


FPGA业者数量的减少,不代表这个产业走向衰退,相反的,


引领先进制程的,正好就是FPGA业者, 但我们看到的,


却也是无止尽且类似的市场竞争策略不断上演。


@QUOTE:


为了能抢夺对手的市占率,各种策略的使用都有其道理,


但演变到后来,似乎也就是彼此互有领先罢了。


短期来看,FPGA产业不会太明显的变化。


而你也能感受到,单一供应商的产品线变得更加多元。



回顾FPGA(可编程逻辑闸阵列)的发展历程,就仿佛是上演一场永无止境的军备竞赛,其中以两大领导业者,赛灵思(Xilinx)与Altera更是乐此不疲,只要其中一家业者发布产品讯息,接着另一家通常也会采取行动,同样揭露重大消息,试图采取反制,避免竞争对手在话题性甚至是在市场份额等表现凌驾在自己之上。



图一 : Altera与英特尔的合作,是否有办法一口气改变先进制程FPGA的战局,是全球半导体产业极为关注的焦点。(Source:Altera)
图一 : Altera与英特尔的合作,是否有办法一口气改变先进制程FPGA的战局,是全球半导体产业极为关注的焦点。(Source:Altera)

另一方面,排名较为后面的FPGA业者们,也随着半导体产业的并购浪潮下,逐渐消失在市场舞台上,像是Actel被Microsemi所并购,Silicon Blue则是被莱迪思半导体(Lattice)所买下。另一家过去也是以FPGA为定位的QuickLogic,也将自己定位成客制化晶片业者,并不打算与过去的竞争对手正面冲突,所以过去颇为热闹的FPGA产业,真正流着传统的FPGA血液的业者,在台面上,似乎也仅剩赛灵思、Altera与莱迪思三家业者而已。莱迪思台湾区总经理李泰成便谈到,短时间内,全球FPGA市场应该只剩下两大(赛灵思与Altera)一小(莱迪思半导体)而已,应不至于有其他的业者进入该市场。


FPGA双雄 先进制程的领头羊

事实上,赛灵思与Altera的军备竞赛并不是什么新鲜的话题,综观半导体乃至于IC设计领域,不乏有许多业者肯定这两间公司对于先进制程的投入,以降低晶圆代工业者们的学习曲线,以让其他的IC设计公司能无后顾之忧向新一代的制程技术迈进。以28奈米制程为例,赛灵思便是号称全球首家进入该制程的半导体业者,合作的晶圆代工业者则是龙头台积电(TSMC),其后,行动晶片大厂高通,也顺势推出28奈米制程的应用处理器,所以将赛灵思与Altera比喻为IC设计领域的先进制程领头羊,实不为过。


就现状来看,赛灵思已经先进制程推进至16奈米FinFET,交由台积电负责量产,Altera则是采用14奈米三闸极电晶体制程,由近期对于晶圆代工市场有极高兴趣的英特尔负责。我们都知道,在28与20奈米制程的产品线,Altera仍然是交由台积电量产,所以当英特尔取得Altera最新一代的产品订单后,从产业界乃至于媒体圈,都视英特尔为台积电在晶圆代工相当强大的竞争对手。


当然,考量到竞争对手汲汲营营于扩大市场占有率的前提下,不论是16奈米FinFET或是14奈米三闸极电晶体,都有良率或是快速推出市场的需求,赛灵思与Altera有输不得的压力,台积电与英特尔相信也是抱持着相同的心态。一旦量产时程落后,或是良率过低的情况下,被竞争对手超过只是时间早晚的问题而已。


多制程节点供应 成双雄共识

大体上,赛灵思与Altera所采取的先进制程与委托的代工业者有所不同外,其余的策略并没有太明显的差异。举例来说,赛灵思所采取的,就是多制程节点的产品供应策略,从既有28、20奈米再到16奈米FinFET等,希望能一次满足不同设计的客户群。同样的,Altera SoC产品市场行销部门资深经理Todd Koelling谈到,Altera在SoC(系统单晶片)产品的投资上也有较长期的承诺,并已经发表了三代的SoC发展蓝图,从现有已经大量生产的28奈米产品,到20及14奈米产品,Altera在每一代的FPGA中都有内含处理器系统的产品,这种领先优势延续到采用英特尔的三闸极电晶体制程技术,以及64位元四核心ARM Cortex-A53处理器。


这种内建ARM处理器核心的FPGA,一般业界称之为SoC FPGA,不光是Altera拥有这样的产品线,赛灵思在28奈米的Zynq,同样也内建了双核心的Cortex-A9处理器,未来在新一代的产品线也会内建64位元架构的处理器,但详细的规格,赛灵思仍然保密到家。除了既有的SoC FPGA外,不论是28亦或是最为先进的制程节点,双方也有提供独立的FPGA产品线,以Altera为例,采用14奈米的三闸极电晶体的Stratix 10就分为:GT、GX与SX三种类别,前两者就是单纯的FPGA架构,最后即是内建了64位元四核心ARM Cortex-A53处理器的版本。


相同的问题 不同的因应之道

另外,相同的地方还有晶片本身内部的布线延迟的问题,赛灵思与Altera针对此点,亦各自提出作法,希望能加速晶片内部的讯号传输速度。赛灵思采用SSI(堆叠式矽晶互连)技术,来提升封装内的晶片的传输速度。 Altera Stratix产品线经理Lux Joshi则是指出,透过结合英特尔的14奈米制程与HyperFlex架构,Stratix 10可带来平均两倍的核心效能增进,并具有高达1GHz的核心速度。HyperFlex架构是为Stratix 10 FPGA与SoC开发的一种新的、具开创性的核心组织架构,设计用来符合像是网路、通讯、广播、军事,以及运算与储存市场等最先进应用的需求。这个架构提供一种创新做法,以克服像是难以增加汇流排宽度、布线过于​​稠密,以及互联延迟等传统架构的限制。


而为了因应自家的产品架构变化,同时也为了要拓展更多的应用市场,在开发工具策略上,其实也颇有异曲同工之妙。赛灵思的28奈米产品线,就以All Programmable为主要核心概念,但来到了20奈米,就改以「UltraScale」为主,称呼虽然不同,沿袭了既有的架构优点再进一步优化,其开发工具当然也必须有所改动。同样的,Altera为了要抢进Open CL市场,也刻意在开发工具有所调整,希望能进一步与Open CL相容,让工程师能透过FPGA设计Open CL相关端应用,而不是仅仅固守在传统的通讯、航太与军事等既有市场。


另有市场区隔 莱迪思持续扩大竞争优势

不过,FPGA市场也不是仅有赛灵思与Altera双雄逐鹿而已,值得注意的,亦有莱迪思半导体。


自从莱迪思并购Silincon Blue后,全球FPGA市场至此迈入了另一个时期,莱迪思从工业与通讯领域,大举跨足消费性电子应用,莱迪思在该领域拥有相当多的斩获,相关的重大讯息发布,也几乎是针消费性电子应用而来。


对此,莱迪思半导体台湾区总经理李泰成表示,尽管莱迪思在消费性领域收获颇丰,但并不表示莱迪思就弃守原有的领域。莱迪思的产品线以应用类别区分,概括可以分为:通讯相关基础建设、工业控制(含工业电脑与车用电子等)与消费性电子等三大面向,他坦言,莱迪思在新增加的营收中,有百分之五十来自于新产品的开发,这就必须归功于并购Silincon Blue。但整体而言,通讯领域的营收仍占莱迪思营收约44%,消费性电子仅有26%,工业控制则有30%。


李泰成强调,莱迪思不会弃守既有的应用市场,在未来,反倒是会利用消费性电子产品线的特性,如低成本、低功耗与小封装的特色,移植到工控与通讯领域,来强化既有的产品竞争力。在未来几年,在工业与通讯营收要有翻倍的成长表现,显见Lattice在该领域仍有相当强烈的企图心。


而近年来大多的国际半导体业者渐渐退守低毛利的消费性电子领域,尤其是MCU(微控制器)业者的状况更是如此,但莱迪思却反其道而行,在该领域大力推广自家产品线,李泰成不讳言,消费性电子的竞争激烈迫使国际级的MCU业者开始退守,这是很合理的现象,但消费性电子市场是否需要FPGA?就莱迪思的营收表现来看,结论是需要的。



图二 : 考虑到差异化设计与快速导入的需求,小型化的FPGA对于消费性电子其实有相当的帮助。(Source:莱迪思官方网站)
图二 : 考虑到差异化设计与快速导入的需求,小型化的FPGA对于消费性电子其实有相当的帮助。(Source:莱迪思官方网站)

原因在于莱迪思能将FPGA的特色以小封装、低功耗与低成本的方式来满足开发时间短、极需差异化又低成本的消费性电子市场,再加上FPGA本来就有平行运算功能,相较于MCU的序列运算,具有性能上的优势。他也坦言,即便面对拥有浮点运算功能的MCU,莱迪思的产品线的确也有一定程度的竞争关系。不过,这还是端看客户的需求,目前的确还是有客户采用MCU搭配FPGA的协同设计。


结论

综观FPGA市场的发展,可以确定的是该市场的走向应相当单纯,因为台面上的供应商仅剩三家,赛灵思与Altera势必会持续在先进制程上较劲,莱迪思则是在找不到完全相同的竞争对手下,持续扩大市占率。但可以确定的是,不论是多制程节点的产品线提供,或是以并购方式来扩大产品组合,其实都是希望能满足更广泛的市场需求,毕竟FPGA在晶片领域是相当灵活的架构,它的确可以解决不少系统设计上的问题,FPGA市场在短时间内应不会太大的变化才是。


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