FPGA逆勢走強？

近期，FPGA*賽靈思發布了一份亮眼的財報。2019財年第三季度，賽靈思凈收入8億美元，同比上漲34%。財報發布次日，股價應聲上漲18%，在科技股寒冬中可謂逆勢走強。其中，通信業務得益于4G LET和5G部署，增幅達到41%，在各業務板塊中增幅。CEO Victor Peng也在會議中指出，通信板塊的增長主要受益于韓國5G部署和中國5G部署的提早開始。5G技術的不確定性和較長的迭代過程，為可編程的FPGA創造了戰略窗口期。5G將帶給FPGA哪些機遇和挑戰?面對5G帶來的全新競爭格局，中國FPGA廠商又該如何應對?

5G將為FPGA帶來可觀的增量市場

相比上一代通信技術，5G無線移動寬帶系統容量是4G LTE的1000倍，低速率達到1Gbps，典型端到端時延僅為5~10毫秒。為滿足大容量接入要求，5G將采用大規模MIMO、基于云的RAN等新技術。新方案的不斷引入，為硬件可重構的FPGA帶來了增量市場。

“5G網絡的典型特點包括高速度、泛在網、低功耗、低延時，以及更高的可擴展性、智能性和異構性。為滿足這些新的要求，5G網絡必須采用許多新的技術，比如海量MIMO、云RAN、新的基帶和RF架構等，而這些新的技術存在不確定性和較長的優化和迭代過程，而且市場上短期內沒有形成統一的方案，在網絡應用和運維通過較長時間達到=之前，都需要FPGA方案解決。FPGA兩大*賽靈思和英特爾都將5G通信作為未來幾年的戰略方向之一。”FPGA廠商紫光同創市場總監呂喆向《中國電子報》記者表示。

FPGA計算效率高、適合并行計算，能夠根據不同的計算任務和工作負載進行加速，常常作為加速卡部署在數據中心。出于5G對低延時和高性能的需求，FPGA的加速功能也被沿用到5G平臺。

“3GPP標準的復雜性、多頻段與廣泛頻譜支持，均屬于FPGA的應用場景。市場細分帶來了不同的功能拆分選項，為ASIC應用帶來了難題。在市場細分過程中，加速器對于5G網絡的可行性至關重要，獨立式FPGA是作為加速引擎的理想平臺。”賽靈思通信業務主管總監Gilles Garcia向《中國電子報》記者表示。

與此同時，FPGA能夠根據算法和系統重組硬件，支持軟件定義網絡，與標準不斷發展和完善的5G網絡及5G虛擬網絡有著良好的契合性，FPGA*英特爾就推出了針對5G虛擬網絡的FPGA加速方案。英特爾5G基礎設施部門總經理Caroline Y.Chan指出，5G給網絡架構帶來變革，需要網絡虛擬化來應對產業對靈活性的要求，結合FPGA與服務器優勢，可以設計出性能功耗比同時具有高度靈活性的系統，滿足客戶日益嚴苛的要求。

FPGA面臨成本和技術挑戰

FPGA的靈活性面，它的可編程特性適合5G迭代周期的需求;另一方面，在5G技術相對明確之后，FPGA將面臨ASIC等芯片的競爭和挑戰。

賽迪研究院集成電路所超摩爾研究室主任朱邵歆向《中國電子報》記者表示，通信設備供應商出于成本、功耗、差異化的考慮，開始使用定制化ASIC芯片來替代基站中使用的FPGA。對于數字中頻處理芯片來說，ASIC的成本約為FPGA的1/4，功耗約為1/3。基站市場格局的集中，使得通信設備自主研發ASIC數字中頻處理芯片的意愿更強烈，能抵消芯片設計和制造的成本，提升基站產品的差異化競爭力。

“從基站設備來看，通信設備企業正在自研ASIC芯片取代FPGA，從基站通信系統開發來看，在新型系統的開發過程中，依然需要FPGA作為原型驗證。”朱邵歆說。

5G帶給FPGA的“紅利”是暫時性的么?呂喆向記者表示，在很長時間內，5G通信設備中的許多需求無法用統一的芯片解決方案解決。比如，5G時代的天線將會以大規模天線陣列的形式出現，收發通道的數量遠大于4G時代基站天線的數量，從而帶來了大量信號并行處理的需求，FPGA是解決這類需求的理想方案;另外，5G時代在宏基站的基礎上，也可能會出現更多形態的微基站，需要FPGA的應用場景也會更多。

由于FPGA也被應用于深度學習，將人工智能融入5G平臺，增強FPGA的自適應能力，也被視為一種增強5G靈活性的方案。例如賽靈思將在第四代射頻SoC加入AI引擎，以應對5G基礎設施的未來需求。

“我們預計將推出基于AI的新服務，這將推動更高帶寬，以及對 5G基礎設施的更高需求。此外，我們也可以看到AI直接應用于5G設備，例如管理波束成形，以及規劃、預測用戶移動性等。”Gilles Garcia對記者說。

中國FPGA廠商迎來加速成長契機

目前，FPGA廠商以賽靈思、英特爾為主，萊迪思和美高森美也占據了一定的*，國內則有紫光同創、上海安路、廣東高云等半導體廠商在研發FPGA。但是，國內FPGA以偏低端的CPLD和小規模FPGA器件為主，*低。5G的到來在為FPGA帶來成長機會的同時，是否能加速國內FPGA的發展呢?

呂喆向《中國電子報》記者表示，目前國產量產的FPGA中，規模大、指標進的是紫光同創的Titan系列FPGA，邏輯規模近200K，支持6.6Gbps的Serdes，這個指標距離*水平還有很大的差距，可以說國產FPGA的追趕之路任重道遠。

“5G帶來的市場增量，以及由此帶來的系統廠商設備升級的需求，確實是國產FPGA加速成長的一個機會，特別是如果能與國內通信設備系統廠商一起合作的話，更能加速國產FPGA產品在通信和5G應用領域的成熟。但短期內，國內FPGA廠家作為芯片供應商，還不具備提供滿足高性能5G設備產品和系統的能力。”呂喆說。

FPGA是技術密集型產業，三星、英特爾、IBM等多家公司都嘗試進入該領域，但目前只有英特爾通過收購第二大FPGA廠商Altera成功入行。據了解，FPGA雙寡頭賽靈思和英特爾在FPGA領域的高達6000多項。面對5G帶來的難得機遇，中國廠商在健全軟硬件生態、探索差異化競爭的同時，關鍵還是提升研發實力和技術積累，將產品推向更廣闊的競爭市場。

“在FPGA行業或者芯片行業，不存在風口上的豬的童話，反倒是有馬太效應的殘酷現實，只有真正有實力的玩家，才能飛得起來，甚至風向。”呂喆說。