FPGA與MCU/模擬技術整合提速

 

繼賽靈思今年年初發布了與ARM的合作計劃之後，Altera近日釋出了與ARM、英特爾等的合作計劃，Actel則被模擬/混合訊號公司Microsemi收購，這一系列事件都預示著在微控制器、模擬IC和FPGA領域正出現一些多層次的整合趨勢。針對這些整合趨勢，FPGA業內的另一些企業如Lattice、SiliconBlue、Acrhonix、Quicklogic和InPa未來會如何？

Microsemi收購Actel與模擬企業產生協同效應

優勢：兩者的整合除了能加強在軍工、航天領域的優勢外，還將共同擴充工控、消費電子、汽車等市場，旨在改變兩者在不同行業的不利競爭局面。

待觀察方面：被收購後，Actel的反熔絲產品和SmartFusion肯定還是重點，而一些不賺錢、低利潤的產品線將可能被收縮。

今年10月，FPGA行業排名第四的Actel公司被在軍工半導體和高效能模擬/混合訊號半導體領域表現突出的Microsemi公司以4.3億美元左右的價格收購了，這是近年來發生在FPGA行業唯一的一次併購案。近些年，Actel雖然創新步伐很快，但發展速度不能領先於競爭對手，這在寡頭壟斷的FPGA市場是非常不利的。綜合看來，這次整合將產生兩大協同效應：

一方面，將加強軍工、航天領域業務。Microsemi是一家在軍工、航天和高可靠性醫療等非常專業的領域中較為出名的公司，主要產品包括針對上述專業領域的保護器件、電源管理、RF/微波傳輸和功率調節器產品。Actel公司的反熔絲FPGA因具有抗輻射、穩定性好等特點，是航空航天領域的第一大FPGA企業，它在該領域佔有80%的市場。據稱兩者在軍工和航天領域的客戶有80%的重疊率，而且今年Microsemi還收購了Arxan Defense Systems軟體公司、VT Silicon和White Electronic公司，這些企業的業務都集中在軍工領域，整合將加強其在這一領域的優勢。

另一方面，Microsemi產品還包括在民用領域的一些模擬/混合訊號產品，如針對汽車GPS螢幕、筆記本、LCD電視、監視器、機頂盒市場的高效能模擬/混合訊號產品，其中包括背光碟機動、功率管理等產品與Actel的可程式設計SoC(PSoC)產品目標市場相互契合，兩者可以形成更完整的方案，去擴充工控、消費電子、醫療等多個領域。其中，Actel的可程式設計SoC和其他FPGA介面可以作為方案中的主控部分或“黏合”部分。

Actel在FPGA行業走了一條差異化道路，其最早的FPGA產品主要針對軍工、航天領域。1999年，它進軍基於Flash的FPGA領域，而其他FPGA企業的產品則基於SRAM。Flash FPGA在功耗、安全性、可靠性和成本上更具一定優勢，其Flash FPGA包括ProASIC、IGLOO、Fusion和SmartFusion系列產品。其中，值得關注的是SmartFusion產品，這是FPGA業內獨有的整合了FPGA、ARM硬核和可程式設計模擬電路的可程式設計SoC(PSoC)產品，目標市場是工業應用如馬達控制等，預計這個產品是與Microsemi模擬技術重點融合的產品。Microsemi在半導體業的名氣並不算大，年銷售額僅為四五億美元。雖然Microsemi在全球有約1600名員工，但在中國沒有投入太多力量，因此合併後，其在中國的業務最有可能仍來自Actel。

兩者的結合體現了在高度壟斷的FPGA行業中，與模擬資源結合也不失為一條新出路。

Altera與ARM、MIPS、英特爾合作市場接受度不一

優勢：提供了業界最廣泛的嵌入式處理器選擇，並將提供統一的整合環境。

待觀察方面：ARM+FPGA的接受度將取決於該系列產品的成本，MIPS32在中國市場的接受度可能較低，英特爾Atom E600將在工控領域有較好的發展。

Altera近日釋出了其嵌入式計劃，進一步展示了FPGA與微控制器行業緊密融合的趨勢。該計劃稱，到2010年第四季度末，Altera將向業界提供Qsys系統整合工具，客戶能夠將多種嵌入式CPU和FPGA進行系統級整合，這些嵌入式CPU包括Altera NiosII軟核、ARM Cortex-M1軟核、MIPS32軟核、ARM Cortex-A9硬核。Qsys系統整合工具是Altera Quartus II開發軟體的一部分。

具體來說，Altera將在2011年下半年推出的28nm FPGA的一個系列中整合ARM Cortex-A9 MPCore硬核，並會在2011年上半年推出MIPS32處理器架構的MP32軟核處理器。此前Altera已提供Nios處理器，並對飛思卡爾ColdFire軟核、ARM Cortex-M1軟核進行支援。同時，英特爾在2010秋季IDF上釋出的凌動E600處理器封裝中整合了Altera的FPGA。

此次新發布嵌入式處理器的市場接受度不一，其中針對ARM Cortex-A9 MPCore硬核，中國客戶表現出極大的興趣。因為目前市場上ARM+FPGA的應用較多，而且懂得ARM應用的客戶比FPGA的客戶要多，ARM具備成熟開發環境，有大量現成的可移植程式碼。如果新產品成本控制得好，例如比單片FPGA加ARM要便宜，會對FPGA市場帶來一定的衝擊。其應用將主要是通訊、工業和汽車領域。

針對MP32，中國客戶的接受度會非常低。因為MP32與NiosII軟核效能差不多，但比NiosII佔有的邏輯資源更多，而且授權費高達3萬美元，因此中國客戶選用的可能性較小。Altera推出此核心可能主要是為了配合一些國外客戶採用此核心來支援一些作業系統。

針對在同一封裝中整合了處理器和FPGA的英特爾Atom E600，它的主要應用是工控領域，將替代傳統X86，應該有較好的前景。

Altera推出嵌入式計劃的背景是認為有三大發展趨勢正在推動CPU+FPGA的應用：一是系統處理並行化趨勢。在並行化的兩類技術中，硬體協處理器效果最好，另一個是多核技術，但是沒有任何方式能夠提前知道哪些軟體功能需要通過硬加速的方式來實現，所以FPGA是最理想的加速器實現方案，因為它是現場可程式設計的。二是在很多當今的嵌入式應用中，FPGA與CPU已經進行了更高階別的整合，獲得了成本的削減。三是業界很多晶片廠商已經在採用處理器+FPGA的方式。而FPGA作為協處理器，要達到最理想的效能和效率就需要與CPU之間做緊密的耦合來減少延遲。所以，CPU+FPGA這一技術需要更緊密的結合方式。