FPGA或将成为电子系统制造商救命利器

根据赛灵思的分析，2007年可编程逻辑芯片市场约为36亿美元，2012年将快速增长到140亿美元。推动这一巨幅增长的因素来自以下三个方面：智能视频分析和监控、更高带宽网络通信、高清视频广播、HDTV和互联网音视频流传输等数字多媒体融合市场的需求、FPGA的性能、成本、功耗和容量已经接近甚至超过此前ASIC或ASSP的水平、以及当前金融和经济危机导致的快速、量小和多变的客户需求趋势。

今年二月初赛灵思（Xilinx）为庆祝其新LOGO诞生和25周年生辰而在北京举办的庆典活动上，赛灵思新任CEO Moshe Gavrielov在其致贺视频片断中用短短的四个英文单词“Do more with less”就非常到位地概括了当前全球设备制造业在当前经济危机下的开发投入指导思想。他指出，由于风险管理以及适应市场动态变化形势的能力对于企业生存已变得越来越关键，因此对于电子系统生产商来说，硬件可编程能力已经必不可少。可编程逻辑已是大势所趋，而且势不可挡。

的确，从理论上讲，可编程硬件的可配置特点不仅具备快速实现产品差异化和快速上市等传统优点，而且当生产批量达不到足以支持开发专用IC成本的时候还可以加快投资回报速度。赛灵思资深副总裁汤立人（Vincent）表示：“今天开发一颗ASIC和ASSP所需的成本越来越庞大，如果你采用65nm工艺，那么设计成本+掩模费+良率改善费大约是3千4百万美元，如果你找不到一个3亿美元规模的应用市场，那么你很难收回成本。而如果你想采用更先进的32nm工艺，总开发成本将上升到6千1百万美元，你所需要找到的最小应用市场大约为5亿美元。”

他认为，在当前经济和金融形势同时恶化的情况下，最新Virtex-6和Spartan-6 FPGA技术的进展已经将FPGA推到了一个应用市场的爆炸性增长点，因为无论是用来完成关键处理功能还是直接作为系统核心，最新FPGA器件所提供的性能、成本、功耗和容量都已经接近甚至超过了当前最先进的ASIC或ASSP的水平。

汤立人强调指出：“自从25年之前赛灵思发明FPGA以来，今天我们终于看到，市场对可编程逻辑器件需求的迫切性是如此之大，以至于它已经成为一种不可阻挡的应用趋势。而且无论从市场推动力、创新资金约束还是技术创新的角度来看，我们都正处在这样的一个 革 命 性转折点上。”

市场推动力主要来自以下三个方面：消费市场需求的迅速变化、市场对超高速连接的需求、以及快速变化的细分市场。首先，今天的市场已变成是一个消费者驱动的市场，而目前消费者的需求变化相当之快，如每半年甚至每3个月消费者就希望换一部手机，或换一部功能更加强大的MP3。其次，消费者希望在任意时间和任意地点都能够以一种非常高的速度相互连接起来，无论是图片、数据、视频还是音频。最后，正是因为这种快速变化着的消费者需求，使得我们所处的市场出现不断的变化，变得越来越细分和专业性，以前生产终端产品都是追求海量或大批量的生产，但是现在不断变化、不断细分和更加专业化的市场，不仅导致生产批量的下降，而且导致产品的生命周期越来越短。这也意味着无论半导体公司还是系统制造商，都必须越来越快地把他们的产品推向市场。而FPGA平台的高性能和灵活性恰好是满足上述市场需求的最佳选择。

从创新资金面上来看，目前的金融和经济危机形势让所有的投资人都开始重新思考和审视投资项目的回报率，仔细分析自己投资的每一个美元是否能够带来应有的回报。首先，美国经济已经正式宣布进入衰退期，全球最大消费市场需求的下降使得全球的半导体供应商和系统制造商都必须重新论证自己的新产品开发计划、融资问题、及其投资回报率。之所以这些投资者要对自己的投资项目进行重新的思考，是因为目前ASIC或ASSP产品的开发成本已变得相当的高。例如，开发45nm ASSP的成本至少需要6000万美金，如果继续向32nm节点发展，开发成本将需要1亿美元。这么高的投入即便是那些第一流的大品牌半导体供应商也不得不在对新产品进行立项时变得非常的谨慎，更不用说那些第二流的IC供应商和初创公司了，因为他们将碰到更大的融资难题。

对产业链后端的系统制造商而言，目前如此不利的经济态势也为他们带来了很多不利的影响。首先，这些系统厂商不得不降低自己在产品开发方面的成本，挖空心思用更少的钱做更多的事情，而且不能随意对回报不大肯定的研发项目进行投资。但与此同时，他们又必须增强自己的核心竞争力，使自己的产品具备差异化特性。因此在目前和未来的一段特定时间内，对于那些存在一定市场增长潜力、但需求量又不是太大或很肯定的很多细分应用市场，ASIC或ASSP供应商肯定不愿意再花钱投资了，而FPGA恰好可以满足这类系统应用客户对性能、成本和灵活性的苛刻要求。这意味著传统ASIC/ASSP的市场应用空间将大大压缩，而FPGA的应用市场版图则大大扩展，这就为FPGA应用空间的大幅增长奠定了基础。

产品和技术复杂性不断提高，同时开发周期却越来越短，预算也更为紧张。因此，要做到真正的灵活应变，开发团队还需要新的设计方法和工具。 赛灵思公司 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA系列的推出为“目标设计平台”（targeted design platforms）奠定了硬件基础，同时也是赛灵思公司致力于为设计小组提供强大开发工具和方法支持而努力的成果。新的平台将进一步加快可编程逻辑在一系列终端市场中的应用速度，这些终端市场包括汽车、消费和有线/无线通信，以及航空航天和国防领域。

杨飞指出，多数系统制造商在产品开发成本、工程预算都会有一个上限，尽管应用变得越来越复杂，但预算不会与其复杂度成正比增加，如何利用有限的资源解决日益增加的复杂性问题将是厂商们面临的巨大挑战。另外，由于市场瞬息万变，要求产品开发周期越来越越短，技术更新更加迅速，如果采用ASIC产品将无法适应这些要求，而FPGA的灵活性则可以在此得以发挥。

“可编程技术势在必行。”杨飞说道，“如果采用ASIC，研发投入周期可能要两到三年，而FPGA有很多标准模块可以提供给用户。通过这些标准的平台，在6~12个月就可以推出新产品并大规模上市。尤其是在工艺不断演进的时候，厂商并不需要花时间了解怎样在65nm、45nm还是40nm布局这些技术细节，需要做的仅仅是创新，把新的IP、技术、概念实现。即使市场需求有变化，FPGA也可以随时修改，迅速满足当前的应用要求。这不仅对厂商来说极具优势，而且还有助于延长产品生命周期。”目前FPGA市场的容量正在迅速扩大，赛灵思希望能从目前的20亿美元市场向100亿美元领域扩展。