40nm FPGA搶灘登陸 ASIC尚能飯否

        繼Altera于2008年底發(fā)布了首款基于40-nm技術(shù)的FPGA產(chǎn)品之后，2009年初，其又先后發(fā)布了集成收發(fā)器的兩款FPGA新產(chǎn)品，包含Stratix IV GT以及低端產(chǎn)品Arria II GX。Xilinx在今年同期推出基于45nm的Spartan-6 FPGA并且公布了其40 nm Virtex-6系列藍(lán)圖。

        自此，以40nm為代表的下一代FPGA再次向ASIC領(lǐng)域發(fā)起了挑戰(zhàn)。

        年富力強(qiáng)

        1983年Altera成立，1984年Xilinx成立，至今FPGA/PLD的發(fā)明已有25年歷史。二十五歲的成年人，正是年富力強(qiáng)之時(shí)。但在技術(shù)日益進(jìn)步的今天，在摩爾定律不斷被刷新的時(shí)刻，各領(lǐng)域的變化層出不窮，諸如MTK等一批企業(yè)抓住機(jī)會(huì)崛起的同時(shí)，又有多少半導(dǎo)體廠商被分拆，有多少的研發(fā)項(xiàng)目不得不終止。但FPGA自從誕生之時(shí)，至今仍能保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)率。2008年底iSuppli報(bào)告指出FPGA銷售額增加了7.6%，遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體行業(yè)平均表現(xiàn)。

        2006年Altera CEO John Daana曾指出：“這是一個(gè)可編程邏輯的時(shí)代。（This is the era of programmable logic.）”時(shí)過(guò)三年，Xilinx提出了“可編程必技術(shù)勢(shì)在必行”（programmable imperative），則再一次預(yù)言了FPGA大時(shí)代的來(lái)臨。

        Daana當(dāng)時(shí)的解釋為，產(chǎn)品復(fù)雜性在提高，市場(chǎng)需求在快速變化，因此需要硬件上加速設(shè)計(jì)與創(chuàng)新，如今湯立人則賦予了FPGA產(chǎn)業(yè)更廣泛的內(nèi)涵。

        首先，與Daana提出的觀點(diǎn)相同，正因?yàn)椴粩嘧兓?、不斷?xì)分和更加專業(yè)化的市場(chǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，這也就意味著像半導(dǎo)體公司和做系統(tǒng)的公司，也必須越來(lái)越快地把他們的產(chǎn)品推向市場(chǎng)。  

        “我覺(jué)得中國(guó)TD—SCDMA成功的成果，也驗(yàn)證了可編程不斷發(fā)展上升的勢(shì)頭。”Xilinx亞太區(qū)銷售副總裁楊飛對(duì)快速變化的市場(chǎng)深有感觸，“從前12個(gè)月的開發(fā)周期是比較正常的。但隨著3G牌照頒發(fā)事件升溫，客戶最快情況下在三個(gè)月時(shí)間內(nèi)就把新的TD基站做出來(lái)。”

        其次，經(jīng)濟(jì)不振實(shí)際上變相增加了FPGA的競(jìng)爭(zhēng)力。湯指出目前經(jīng)濟(jì)危機(jī)蔓延導(dǎo)致了銀根緊縮，尤其是在下一代制程上，開發(fā)成本會(huì)成倍增加。45nm的ASSP的產(chǎn)品的成本要求至少6000萬(wàn)美金，而32nm的開發(fā)成本將近1億美金。而且由于未來(lái)市場(chǎng)的不確定性，難以預(yù)估未來(lái)的規(guī)模容量以及企業(yè)成長(zhǎng)狀況，因此對(duì)于致力于下一代制程的廠商而言，只有依靠自身雄厚資本以及對(duì)于技術(shù)的預(yù)判力才可以生存。

        Xilinx是Fabless模式的鼻祖廠商之一，時(shí)至今日Fabless似乎成為了一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，甚至連之前的FSA(全球IC設(shè)計(jì)與委外代工協(xié)會(huì))都更名為GSA(全球半導(dǎo)體聯(lián)盟)。事實(shí)上，由于市場(chǎng)萎縮，芯片銷售業(yè)績(jī)下滑，TSMC，UMC等f(wàn)oundry的業(yè)績(jī)都受到了直接的影響，傳統(tǒng)IDM廠商更是受到工廠的拖累，眾多企業(yè)選擇停產(chǎn)或者賣廠，又或者采取加入IBM陣營(yíng)等方式聯(lián)合開發(fā)下一代產(chǎn)品線，無(wú)一不是在壓縮工藝等研發(fā)成本。  

        40nm亮劍，ASIC尚能飯否？

        就無(wú)線通信而言，歷經(jīng)從模擬到數(shù)字、從窄帶到寬帶的發(fā)展歷程，更新頻率大概是4至5年，需求高性能、高可靠、高靈活、低成本的設(shè)計(jì)方案已成為潮流。隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，小數(shù)據(jù)量的通信能力已經(jīng)不能滿足人們豐富的業(yè)務(wù)需求。

        如果說(shuō)FPGA廠商在2000年對(duì)于通信市場(chǎng)的過(guò)分依賴是導(dǎo)致其股價(jià)衰退的最主要因素，但當(dāng)時(shí)積攢的關(guān)于通信領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)也是其快速崛起的主因之一。在Xilinx與Altera近期發(fā)布的季報(bào)中明顯的看到，來(lái)自通訊領(lǐng)域的收入均占到公司主營(yíng)業(yè)務(wù)收入的44%，且相對(duì)于同比均有明顯增幅。

        在FPGA產(chǎn)業(yè)中，新產(chǎn)品的年增長(zhǎng)幅度永遠(yuǎn)是最高的，因此40nm制程的FPGA，包括Virtex以及Stratix新系列產(chǎn)品都被寄予了厚望，尤其是在第四代通訊及100G  Ethernet寬帶有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。

        兩家公司的旗艦產(chǎn)品一直在不斷刷新著性能記錄，Altera已發(fā)布的Stratix IV GT系列FPGA包含24個(gè)工作速率高達(dá)11.3Gbps的收發(fā)器，邏輯單元增加至最多530K。Xilinx則預(yù)計(jì)Virtex-6系列性能較Stratix基礎(chǔ)之上再提高15%。

        ASIC產(chǎn)品一直在功耗及價(jià)格上處于優(yōu)勢(shì)，但采用40nm新制程的FPGA也許會(huì)漸漸拉近與ASIC之間的差距。Virtex-6功耗較之Virtex-5降幅多達(dá)50%，成本也有20%的下降；Altera更是在同時(shí)推出的Quartus II 9.0增強(qiáng)了SOPC Builder功能，進(jìn)一步提高了效能優(yōu)勢(shì)。下一代FPGA的主要目標(biāo)已定格在高速傳輸領(lǐng)域，隨著價(jià)格及功耗的不斷改進(jìn)，有從先鋒部隊(duì)轉(zhuǎn)化為主力部隊(duì)的趨勢(shì)。

        Xilinx提出了“目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)新時(shí)代”，以便進(jìn)一步降低用戶的開發(fā)成本與周期。公司產(chǎn)品規(guī)劃高級(jí)總監(jiān)Chuck Tralka指出，之前在FPGA領(lǐng)域，開發(fā)板，F(xiàn)PGA等元素都是分離存在的。但從客戶角度更希望把基礎(chǔ)開發(fā)、參考設(shè)計(jì)等所有相關(guān)因素打包在一起，以一種方案形式提供給客戶。湯立人也談到：“我們幫助系統(tǒng)廠商把自己的精力和金錢集中在余下的20%工作，也就是把Xilinx提供給他們東西集成在一起進(jìn)行個(gè)性化定制，實(shí)現(xiàn)自己產(chǎn)品的差異化。”

        早在上一次經(jīng)濟(jì)衰退之時(shí)，F(xiàn)PGA就一直視ASIC廠商為主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。根據(jù)iSuppli 2008年調(diào)查分析，ASIC/ASSP的應(yīng)用缺口將要被逐年放大。尤其是越來(lái)越豐富化的消費(fèi)電子以及日益增長(zhǎng)的安防需求等更新的應(yīng)用，是缺口擴(kuò)大的主要因素。湯立人指出，ASIC/ASSP廠商即使發(fā)現(xiàn)新興的市場(chǎng)領(lǐng)域，但由于不確定性，也很難準(zhǔn)確出擊。并且其透露，目前Xilinx已為平板顯示器、監(jiān)控?cái)z像、視頻、AVR等應(yīng)用提供了相應(yīng)的IP，已做好了進(jìn)軍潛在市場(chǎng)的所有準(zhǔn)備。

        實(shí)際上直到今日ASIC以及ASSP公司仍然大量存活著，一些單片機(jī)及DSP廠商也一直在嘗試著避開紅海，都在期待著拓展視頻高清等新領(lǐng)域的拓展。譬如TI就憑借其在單片機(jī)，模擬器件以及DSP方面強(qiáng)大的支撐，從而建立起了包括攝像機(jī)、DVR、以及DVS等完整的安防終端設(shè)備解決方案。iSuppli分析師王仁震表示：“之前MPEG1、MPEG2等編碼不斷改變。但現(xiàn)在，應(yīng)用上基本是朝著H.264方向或趨勢(shì)前進(jìn)。因此目前解碼或者是標(biāo)準(zhǔn)變化不是很快的前提下，ASIC的開發(fā)負(fù)擔(dān)沒(méi)有那么大。”

        在通訊基帶領(lǐng)域，F(xiàn)PGA已取得了極大的成功。那么所謂的潛在市場(chǎng)能否成為ASIC維護(hù)尊嚴(yán)的最后一道防線呢？