还记得iPhone 7的FPGA芯片吗?此前EDN China有文章报道《中资背景企业13亿美元收购了它的生产商Lattice》。在普利茨克批判中国政府投资半导体产业的一天后,一家疑似有中资背景的基金Canyon Bridge以13亿美元的价格溢价30%收购全球第三FPGA厂商莱迪思。这场收购又有何深意呢?

什么是FPGA

由于PC和智能手机的普及,相信很多人知道CPU、GPU,但相对冷门的FPGA恐怕就鲜有听闻了。虽然FPGA “曝光率”远远不如CPU和GPU,但其重要性却不遑多让,在军事和民用领域都扮演着重要角色。

FPGA是现场可编程门阵列,简单的说就是一个可以在其上编程的芯片,用户可以在FPGA上编程实现一个特殊的硬件加速算法,比如精确指导武器上的地图匹配算法。在CPU的设计中,FPGA也扮演着重要角色,可以用来模拟所设计的CPU,在龙芯将GS132、GS232开源的项目中,为了辅助教学,美国FPGA龙头老大赛灵思也作为合作伙伴之一参与其中。

在民用方面,FPGA应用场景非常广泛,比如即将到来的5G通信,通信基站其实就是一个小相控阵,这就必须采用FPGA进行数据处理。现有的通信设备也离不开FPGA,比如前段时间美国制裁中兴通讯,FPGA也位列制裁名单之上,而华为和中兴所需的FPGA大多依赖于美国FPGA厂商进口。

在医疗领域,FPGA被用于声波检测仪、CT扫描仪、核磁共振、x射线等设备。在消费品电子、物联网、汽车电子、机器人、数据挖掘、工控等领域,FPGA也扮演着重要角色。而且会随着机器人、无人机、大数据、物联网、无人驾驶、5G通信的兴起,市场前景会越来越好。根据Gartner估计,从2014年到2023年,FPGA的年均增长率达7%。

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莱迪思汽车级产品

FPGA在军事领域意义重大

FPGA在军事国防领域的作用也非常大——FPGA被广发运用于航天、航空、电子、通信、雷达、高端波束形成系统等领域,在各种军用电子设备中也经常会有FPGA的身影,就以相控阵雷达为例,一个大型相控阵雷达有几千个TR组件,几个TR组件组成一个小的处理单元对信号进行数模转换和预处理,每个单元就含一个FPGA。大型军用电子设备中信号处理和数据处理一般由FPGA或DSP来完成,CPU只作终端和逻辑控制,一个大型军用电子设备可能会有数十至数千个FPGA,但CPU只会有几个。另外,对夜战非常重要的红外设备也离不开FPGA,美国国防后勤局就曾采购过赛灵思的FPGA用于监视、侦察和火控系统中红外传感器的数据处理。

在军用CPU的选型上,龙芯已经完全能够替代国外CPU,在DSP上国内也有中电某所的魂芯等产品。但唯独在高端FPGA产品上,中国完全依赖从美国进口,这对中国国防安全是一个非常大的隐患——因为如果没有FPGA,大量军用电子设备将成为电子垃圾。

相对于民间渠道商拥有大量库存的PC和服务器CPU,一些高端FPGA仅仅用于军事等特殊领域,因而民间鲜有库存,而且一片几万元的价格,过高的渠道积压成本使渠道商也很少去储备。如果要去正常订货,光订货—发货周期就要几个月。即便向第三国购买,和中国关系较好的亚非拉兄弟根本不存在高端FPGA的市场需求,而有库存的全是和美国站在同一战壕的西方国家,一旦发生战争,在现有库存消耗殆尽的情况下,将严重影响高精尖武器和信息化装备的补充。

国产FPGA与国外产品差距很大

赛灵思从上世纪80年代开始做FPGA,在30多年时间里积累了丰富的技术和经验,在该领域有异常雄厚的技术底蕴,并与阿尔特拉、莱迪思、美高森美等公司用近9000项专利构筑的知识产权壁垒,很大程度上堵死了后来者追赶的道路。即便强如Intel,最后也是以耗资167亿美元收购阿尔特拉获得了FPGA领域的入场券,而非通过自主技术研发在FPGA领域站稳脚跟。因此,如果纯粹走自主研发的道路,难度非常大,在过去十多年里, IBM、摩托罗拉、飞利浦、东芝、三星等60多家公司曾试图涉足FPGA领域,但纷纷遭致惨败。

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Intel 167亿美元收购阿尔特拉

从产品上看,国产FPGA也看不到迅速追上国外产品的希望,国产FPGA基本上相当于赛灵思的低端产品。京微雅格的CME-C1采用台积电的40nm CMOS工艺,容量达2000万门级别,按照京微雅格的PPT,CME-C1的竞争对手是赛灵思的kintex7。同创国芯也有3200万门级别的产品,另外,复旦微电子和高云也有1000万门级别,或接近1000万门级别的产品......

虽然中国FPGA厂商不少,但和赛灵思、阿尔特拉的差距非常大,不仅在硬件性能上如同鸿沟,在软件上,大多没有自主研发出一整套EDA工具——想在FPGA领域安生立命,光有硬件是不行的,需要有完善的EDA软件做支撑,而国内FPGA厂商很难拿出一套让用户满意的EDA工具,有的甚至直接拿国外公司的软件充数。

从市场份额上看,国内FPGA厂商与国外巨头的差距则一目了然——全球FPGA芯片市场规模大约50亿美元左右,其中中国市场约15亿美元,但国产FPGA产品根本不具备国外市场搏杀的竞争力,即便在国内市场,所占市场份额也仅有2%。

在FPGA方面追赶国外巨头难度高

在FPGA方面追赶国外巨头的难度其实比在自主CPU上追赶Intel的难度还要高,因为如果做不了高性能的桌面或服务器CPU,那么可以做MCU和各自低功耗嵌入式芯片,比如ARM就是依靠深耕嵌入式芯片领域,并最终发展壮大羽翼丰满,甚至隐隐威胁到了Intel的地位。

而FPGA则不然,由于FPGA很大一部分场景是做一些芯片模拟工作,使用者在其基础上做编程,必然会有很大性能损失,在性能降低了很多以后,还要和CPU、ASIC等芯片去匹配,使用户会对FPGA的性能有着越高越好的要求。另外,在军用领域,虽然局部场景对FPGA性能要求不高,国内反向设计的FPGA也能满足使用需求,但也有很多场景对FPGA性能也有着非常高的要求。可以说,除了囊中羞涩的用户,或定位于工控等对性能要求有限的特殊情况,大部分用户对FPGA的需求是性能越高越好。

此外,FPGA的设计和制造结合的比较紧密,采用更先进的工艺就能在性能上居于上风,因此,赛灵思、阿尔特拉等巨头产品往往采用最先进的工艺,并且将工艺的潜力挖的很透,而后来的追赶者则没有这个条件和技术实力,这导致在性能上大幅逊色于两大巨头。具体来说,赛灵思和阿尔特拉的FPGA已经开始着手采用最先进的14/16nm工艺,而国内FPGA厂商根本无力承担采用先进制程工艺的高昂成本。

另外,FPGA的市场相对偏小。全球FPGA市场总额仅为50亿美元,相对偏小的市场份额很难养活太多的大公司,必然导致竞争异常激烈,往往出现行业老大吃好,行业老二勉强吃饱,剩下的抢一些残羹冷炙的局面。举例来说,在2014年莱迪思的销售额为3.66亿美元,而赛灵思在2014年的销售额则高达20多亿美元。在今年第二季度,莱迪思甚至还亏损1380万美元。技术实力较为雄厚,全球排行第三的莱迪思尚且如此,国内从事FPGA开发的厂商的际遇如何就可想而知了。

总之,国外巨头修筑的专利壁垒,FPGA相对偏小的市场,以及用户更倾向于性能更好的FGPA等因素使得国内FPGA厂商哪怕开发出廉价的中低端产品,但因性能差距而被很多潜在用户抛弃。换言之,国产FPGA必须在发展之初就和赛灵思、阿尔特拉、莱迪思短兵相接拼性能。

海外收购不失为追赶的有效途径

目前,国内FPGA厂商与美国赛灵思和阿尔特拉差距如同鸿沟。而且承接2014年国家科技重大专项FPGA研发与产业化应用课题的京微雅格还在今年遭遇过经营困难,某些网媒甚至不负责任的谣传:“京微雅格公司已倒闭”。在国内FPGA厂商与国外厂商差距过于悬殊的情况下,如果能成功收购在技术上相对先进的美国公司,并逐步将科研人才、研发中心和技术转移到国内,实现技术和人才的本土化也不失为技术追赶的有效途径。

本次收购案中的主角莱迪思的产品主要集中在消费性电子、通讯与工业等范畴,推出包含USB Type C、智能手机与平板等各式装置互连解决方案、影像传输解决方案、电源控制、无线通讯传输芯片等产品,在FPGA厂商营收中位列全球第三——虽然名列全球第三,但在IT行业存在一个普遍现象,那就是行业老大和老二能活得比较好,但其他厂商就会过得比较拮据。比如在X86 CPU上,Intel一家独大,AMD虽然经常亏损但也勉强过活,像VIA这样的厂商则直接被撵出市场。无独有偶,莱迪思在技术上与赛灵思和被Intel以167亿美元收购的阿尔特拉有一定的差距,在市场份额上,赛灵思和阿尔特拉瓜分了全球60%以上市场。

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莱迪思产品

收购莱迪思的Canyon Bridge则是新近成立的全球私募并购资金,初始资金募集自几名中国合伙人,总部位于美国加州的硅谷,其投资重点是科技公司。由于初始资金募集自几名中国合伙人,以及其高级顾问David Wang在加入Canyon Bridge之前,曾任中芯国际总裁、华虹集团首席执行官、华虹NEC董事长等职务,使Canyon Bridge增添了几分中资色彩,给国人对此次收购添加了不少想象空间。

本次收购是否是中国政府意志的体现尚未定论,更不可能将莱迪思的人才和技术在短时间内转移到中国,但相对于一潭死水的现状,这未必不是一个好的开始。

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