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FPGA赛道,再生变局
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文 | 半导体产业纵横

2025 年开年,Altera 的去留终于迎来定论。

近日,英特尔旗下的 Altera 宣布正式独立运营,成为一家全新的 FPGA 企业。在 Altera 的社交媒体平台上,公司表示:" 今天是一个值得骄傲的里程碑,我们正式举起了 Altera 的旗帜,成为一家独立的 FPGA 公司。我们很高兴能以灵活性和专注力推动未来的创新,塑造下一个 FPGA 技术时代。"

关于 Altera 这家公司,想必公众并不陌生。

01 Altera 的历史

Altera 成立于 1983 年,是全球领先的可编程逻辑器件(PLD)制造商之一。自成立以来,Altera 一直致力于为客户提供高性能、高可靠性的 FPGA 解决方案,广泛应用于汽车、消费电子、通信、工业自动化等多个领域。

2015 年,英特尔以 167 亿美元收购了 Altera,这一交易在当时被誉为英特尔历史上最大规模的收购案。当时英特尔希望通过整合 Altera 的技术优势来增强其在数据中心和高性能计算市场的竞争力。

随后 Altera 被整合为英特尔旗下的可程序化解决方案事业部(PSG)。该业务部门后续开发了英特尔的 Agilex、Stratix 和其他 FPGA 产品。

2023 年 10 月 4 日,英特尔宣布将剥离 PSG 部门,计划自 2024 年 1 月 1 日起让其作为独立业务运营,并于 2024 年 3 月 1 日正式将拆分的 PSG 事业部重新更名为 Altera。

自此,关于 Altera 是被收购还是独立上市的猜测声音便络绎不绝。

关于英特尔拆分 Altera 的原因,这主要是因为在英特尔与 Altera 的整合过程中,双方业务未能发挥 "1+1>2" 的效果,Altera 的市场份额没有得到明显提升。英特尔的核心业务是半导体芯片设计与制造,尤其是在 CPU 领域。随着行业竞争的加剧,英特尔需要更加聚焦于自身的核心业务,集中资源进行技术创新和产品研发,以提升在核心市场的竞争力,而不是分散精力在可编程芯片领域。

英特尔希望通过拆分 Altera,对公司的业务结构进行优化重组,使其更加清晰和高效。将非核心业务分离出去,可以让英特尔更好地规划和管理不同业务板块,提高整体运营效率和资源配置的合理性。

02 上市?还是被收购?

在一切都没有一锤定音之前,业内不少人纷纷猜测另一家 FPGA 龙头莱迪思(Lattice)会收购 Altera。

而莱迪思也确有这个念头。

日前有消息称总部位于美国俄勒冈州希尔斯伯勒的莱迪思正在考虑对英特尔旗下的 FPGA 业务 Altera 发起收购要约,与顾问合作并寻求一家私募股权投资公司支持。据悉包括 Francis Partners、贝恩资本和 Silver Lake Management 在内的收购公司也在考虑提议投资 Altera。

目前全球 FPGA 市场由 Xilinx 和 Altera 两家垄断,他们两家加起来占了超过 70% 的市场份额,Lattice 成立于 1983 年,这家公司并没有与前两家直接竞争,而且把主要产品放到中低端市场,其 Certus 系列使用了 FD-SOI 工艺,比起基于 CMOS 的竞品,例如 Altera 的 Cyclone、赛灵思的 Artix,其功耗要低 70%-75%。Lattice 的低功耗 FPGA 出货量全球第一,也是全球排名第三的 FPGA 厂商,但市场占有率只有 5% 左右。

鉴于莱迪思的规模相对较小,其获得 Altera 控制权可能很难。英特尔 2015 年花了大约 170 亿美元收购 Altera,而莱迪思的市值仅为 74.8 亿美元。这一合作也便不了了之。

关于 IPO 的规划,据悉,拆分后的 Altera 仍与 Intel Foundry 保持密切关系,但也有与其他代工厂合作的自由度,使其扩大制造选择并保持竞争力,如果战略成功,未来公司可能会进行 IPO 上市。

日前 Altera CEO Sandra Rivera 在接受 CRN 采访时进一步确认,该公司正朝着 2026 年 IPO 的目标迈进,且将不会被整体出售。

如此来看,未来 Altera 走向独立 IPO 的可能性似乎要更大一些。

03 FPGA 巨头,差异化竞争

根据 FPGA 的尺寸、功耗和性能等因素可以将市场分为小型、中端和大型,这些因素也决定了它们可以处理的系统和应用类型。一般而言,小型 FPGA 的单价介于 1 美元到 10 美元之间;中端 FPGA 单价大约在几十美元到 100 美元之间;大型 FPGA 则每片大约需要数百美元至数千美元价格。

其中,中小型相较于大型高端 FPGA,在成本上更具竞争力,且能为众多对资源需求并非极致但注重灵活性和性价比的应用提供解决方案。例如,在工业自动化控制系统中,中小型 FPGA 可用于实现逻辑控制、数据采集与简单的信号处理;在汽车电子的车身控制系统和娱乐系统中,也能发挥重要作用。

而上文提到的三家 FPGA 公司所选的主攻路线也各不相同。

莱迪思:以中小尺寸产品走中低端路线

12 月 11 日,在 2024 年度开发者大会上,莱迪思首席执行官 Ford Tamer 展示了其最新的小型 FPGA 平台 Nexus 2,尺寸仅有 9x11mm,面积小于 1 平方厘米。这就是 Lattice 此次大会排面最高的 " 拳头 " 产品。小、快、省电,是其最突出的优势。

坚持以中小尺寸产品走中低端路线,是莱迪思多年前便选定的竞争策略。在高端产品类别,AMD 和 Altera 已经形成了较为稳定的竞争优势:产品本身工艺领先,母公司提供了相当的市场规模和平台背书,多年来积累了诸多行业伙伴,市场认可度比较高。为避竞争对手之锋芒,莱迪思选择了中低端市场,以中小尺寸产品作为自己的主营业务。

在 12 月 10 日至 11 日举行的莱迪思开发者大会上,莱迪思多位发言人表示,企业将专注于中低端产品线的发展路线,侧面反驳了市场关于莱迪思将通过收购 Altera 拓展高端产品线的猜想。

AMD 大力发展中端 FPGA 产品,并在高算力领域布局

1984 年赛灵思成立不久之后,就推出了世界上第一款 FPGA 芯片,名为 XC2064,这款芯片的问世标志着 FPGA 技术的商业化,并为赛灵思奠定了行业地位。

到 1987 年底,赛灵思已经吸引了超过 1800 万美元的风险投资,年营收近 1400 万美元。于是 1989 年 6 月在纳斯达克上市。

90 年代,FPGA 经历了迅速的发展阶段。随着制程技术的进步,FPGA 的性能得到提高,可编程资源得到增加。FPGA 在通信、图像处理、嵌入式系统等领域的应用逐渐增多。并且随着 FPGA 的这块蛋糕越来越大,也吸引来了更多玩家的参与。

到 90 年代中期,大约有 20 家公司试图进入这个市场,但赛灵思和 Altera 已经遥遥领先,Lattice、Actel、Atmel 和 QuickLogic 紧随其后。

2022 年,AMD 花费 498 亿美元完成了对赛灵思的收购,近 500 亿美元的交易价也创下了全球半导体产业的新纪录。

AMD 的 FPGA 芯片产品线布局广泛,全面覆盖高、中、低端市场。收购赛灵思后,AMD 大力发展 FPGA 业务,进一步巩固其市场份额第一的位置,接连推出了高性能的 FPGA 产品,并借助其创新架构,融入其他产品线的设计中去。

与此同时,AMD 对高端市场寄予厚望,期望借此开拓疆土。如今,凭借双方整合汇聚的强大实力,AMD 成功在数据中心市场收获了更为丰厚的红利,如愿以偿地实现了既定目标 。

在大模型训练、推理带动高算力芯片需求的背景下,许多大尺寸、高端化的 FPGA 被用作高算力芯片的硬件仿真或原型验证平台,甚至有的也被用于大规模计算集群中,发挥着把不同类型处理器更好地连接在一起的 " 像胶水一样的功能 "。

而 AMD 面向数据中心的 FPGA 器件产品便在大规模计算集群中发挥了上述作用。

英特尔收购 Altera 后,优先考虑发展高端 FPGA

Altera 和赛灵思作为入局较早的两家 FPGA 公司,产品布局情况均较为全面。

Altera 的产品矩阵横跨高、中、低全栈市场,这种全面覆盖策略为其在激烈的市场竞争中赢得了广泛的客户基础。

在收购 Altera 后,英特尔优先考虑发展高端 FPGA。在高端领域,如 Agilex 7 和 Agilex 9 系列产品,展现出强大的性能优势。针对数据中心和军事航天等领域,它们具备超高速的数据处理能力与高带宽通信性能。在数据中心,能高效应对大规模数据的实时运算与快速传输需求;在军事航天领域,可满足复杂环境下的高性能计算以及高速信号处理等严苛要求。

中端市场上,Agilex 5 系列 FPGA 表现亮眼。该系列采用先进的 Intel7 工艺,在性能与功耗的平衡上达到了新高度。相比同类型竞品,在同等功耗下性能提升显著,同时在降低功耗的情况下还大幅提升了 I/O 性能。这使得它在智能边缘设备的 AI 推理等应用场景中,能够精准地满足对成本和性能的双重考量。

而对于对成本较为敏感的低端市场,Altera 推出了 Agilex 3 系列产品。这一系列产品聚焦于嵌入式和低成本市场,为物联网设备、消费电子等提供基础且高效的逻辑控制与简单数据处理功能,以较低的成本实现了产品的高性价比。

04 Altera 独立,带来哪些变局?

独立运营的 Altera 对于整个 FPGA 行业举足轻重,将带来新的变化。

前文提到,在被英特尔收购后,Altera FPGA 的重心是高性能的数据重心和云计算,这给了中低端 FPGA 公司更大的生存空间,宣布独立运营之后 Altera 又将目光放在了嵌入式和低成本市场,这也意味着未来中低端 FPGA 市场的竞争或许会更加激烈。

值得注意的是,中低端 FPGA 市场还存在诸多国产潜力股选手。在当下全球 FPGA 市场格局中,国际巨头如 Altera、赛灵思等在高端市场凭借深厚的技术积累、先进的制造工艺以及长期的市场耕耘,占据了牢固的优势地位。与之相比,中国大陆的 FPGA 公司在技术实力、产品性能及市场份额等方面与国际巨头尚有一定差距,但近年来的发展势头不容小觑,主要厂商有紫光同创、安路科技、复旦微电、高云半导体、国微电子、易灵思、西安智多晶、京微齐力等。

目前中国厂商的低容量 FPGA 技术已发展较为成熟。低容量 FPGA 的逻辑单元

在 28nm 的中低容量市场,中国 FPGA 厂商也已经具备成熟的产品。中容量 FPGA 主要指逻辑单元在 100k-500k 的 FPGA,主要应用集中在无线通信的空口侧、工业、汽车、A&D 领域,中容量市场不追求最高的性能,性能和功耗同等重要,对成本亦有一定要求。比如紫光同创、安路科技、智多晶均在 2020 年推出了 28nm 的 FPGA 产品,主要对标 Xilinx 的 7 系列产品等。

此外还有部分厂商推出 22nm 的 FPGA,以实现替代部分 28nm 的中低容量 FPGA。比如高云在 2022 年 9 月推出的 Aurora V,是其 22nm 的 FPGA 产品,逻辑单元数为 138k。

500K 以上的高容量 FPGA 是目前国产替代的难点,也是国产厂商正在努力攻克的领域。

据 Frost&Sullivan 预测,预计 2025 年全球 FPGA 市场规模将超过 125 亿美元,国内市场规模将从 2022 年的 208.8 亿人民币提升至 2025 年的 332.2 亿人民币,三年 CAGR 约 17%。如此来看,FPGA 芯片的市场缺口,还在逐步扩大,未来不管是对于 Altera 还是国产厂商来说,未来皆拥有广阔的施展空间。

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