FPGA（現(xiàn)場可編程陣列芯片）因其兼具靈活性與可重構(gòu)性被半導(dǎo)體行業(yè)稱為“萬能芯片”，從通信基礎(chǔ)設(shè)施到工業(yè)自動化，從汽車電子到消費類電子產(chǎn)品，F(xiàn)PGA的身影無處不在，尤其是近年來，隨著人工智能、機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)中心和連接驅(qū)動應(yīng)用的增加，F(xiàn)PGA市場因其定制化、靈活性和高性能計算能力而經(jīng)歷顯著增長。

　　萊迪思（NASDAQ：LSCC）亞太地區(qū)應(yīng)用工程高級總監(jiān)謝征帆近日在接受記者采訪時表示，F(xiàn)PGA市場在當前科技發(fā)展的浪潮中扮演著極為重要的角色，其市場規(guī)模持續(xù)增長，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，技術(shù)創(chuàng)新日新月異。盡管面臨著來自多方面的挑戰(zhàn)，但得益于FPGA的靈活性和可編程性的特點，從現(xiàn)在到今后的4到6年，F(xiàn)PGA的增長速度會高于整個半導(dǎo)體市場。

　　“小而美”更受青睞

　　根據(jù)FPGA的尺寸、功耗和性能等因素可以將市場分為小型、中端和大型，這些因素也決定了它們可以處理的系統(tǒng)和應(yīng)用類型。一般而言，小型FPGA的單價介于1美元到10美元之間；中端FPGA單價大約在幾十美元到100美元之間；大型FPGA則每片大約需要數(shù)百美元至數(shù)千美元價格。

　　其中，中小型相較于大型高端FPGA，在成本上更具競爭力，且能為眾多對資源需求并非極致但注重靈活性和性價比的應(yīng)用提供解決方案。例如，在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，中小型FPGA可用于實現(xiàn)邏輯控制、數(shù)據(jù)采集與簡單的信號處理；在汽車電子的車身控制系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)中，也能發(fā)揮重要作用。

　　在小尺寸FPGA市場中，競爭格局呈現(xiàn)多元化態(tài)勢。雖然大型FPGA廠商如賽靈思（Xilinx）和阿爾特拉（Altera）在高端FPGA市場占據(jù)主導(dǎo)地位，但在小尺寸FPGA領(lǐng)域，一些專注于特定市場或具有成本優(yōu)勢的廠商也表現(xiàn)出色。例如，萊迪思以其低功耗、小尺寸的FPGA產(chǎn)品在消費類電子和工業(yè)自動化等領(lǐng)域擁有較高的市場份額。

　　不過，在快速發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域，從以云端為中心到以網(wǎng)絡(luò)邊緣為中心的創(chuàng)新轉(zhuǎn)變正在重塑數(shù)據(jù)的處理和利用方式，也對小尺寸FPGA提出了更高的要求。

　　謝征帆直言：“行業(yè)下游的客戶提出了一系列的要求，比如說有更快的互聯(lián)，在相同功耗的情況下，整個芯片的性能需要有新的提升，能夠在功耗和性能之間達到一個最佳的平衡，同時對于安全性提出了一些新的需求，特別是大家知道這兩年量子計算給我們提出了新的挑戰(zhàn)，在后量子時代，我們也需要在FPGA里面能跟它相匹配，提供新的、領(lǐng)先的安全性能?！?/p>

　　“實際上在很多的產(chǎn)品里，芯片的加載速度跟整個系統(tǒng)的安全性相關(guān)，如果我們的芯片要作為一個可信根的話，就需要最快地上電，如果我們的芯片加載速度慢就導(dǎo)致整個安全鏈都會受到影響?！敝x征帆強調(diào)，“安全性是我們反復(fù)強調(diào)的一點。隨著數(shù)據(jù)處理量的增加，數(shù)據(jù)安全性和隱私保護面臨新的挑戰(zhàn)。因此，在安全方面，我們不僅關(guān)注算法的優(yōu)化，還會在應(yīng)用解決方案上持續(xù)為客戶提供更新的方案。”

　　AI紅利加速釋放

　　AI大模型的發(fā)展重點正在從訓(xùn)練轉(zhuǎn)向推理，接近用戶邊緣的推理計算需求正在增長。這也給FPGA提供了機會。

　　謝征帆表示，AI分為訓(xùn)練（training）和推理（inference）兩個階段，由于從算力上來看，AI訓(xùn)練的需求超出了FPGA的能力，因此我們更加專注于AI推理，尤其是在邊緣端的推理應(yīng)用。邊緣端推理通常對功耗有更高的要求，而在性能上則可以做一定的妥協(xié)。與此同時，很多情況下傳感器采集到的數(shù)據(jù)無法直接輸入AI網(wǎng)絡(luò)，需要進行預(yù)處理，而這部分工作很多時候依賴于FPGA來完成。

　　謝征帆舉例道，將數(shù)據(jù)預(yù)處理與AI推理集成到同一個芯片中，從而實現(xiàn)單芯片邊緣AI方案。在這種方案中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法還可以進行優(yōu)化，包括調(diào)整數(shù)據(jù)字節(jié)寬度，進行減少運算量等優(yōu)化操作，這些都可以在FPGA中實現(xiàn)。此外，還可以利用FPGA的可編程特性，即便是已經(jīng)部署的版本，在未來的開發(fā)階段仍然可以進行優(yōu)化。如果發(fā)現(xiàn)之前的版本有改進空間，可以通過遠程在線升級來優(yōu)化已部署在客戶側(cè)的設(shè)備，不論是性能提升還是功能增強，都能為客戶提供新的改進。

　　值得注意的是，盡管FPGA市場在多個應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的發(fā)展?jié)摿?，但也面臨著諸多挑戰(zhàn)。

　　在謝征帆看來，目前行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是所有客戶都需要創(chuàng)新。在中國，許多行業(yè)都存在激烈的競爭，客戶們在新產(chǎn)品的功能上都需要具有創(chuàng)新性?！皬娜R迪思來看，我們在解決方案集合中選擇的主題，實際上是我們通過與眾多客戶溝通和交流，從他們的痛點中總結(jié)出來的需求。因此，從萊迪思的角度出發(fā)，我們能夠提供針對這些痛點的解決方案，客戶可以參考這些解決方案集合，進而將其應(yīng)用到他們的新產(chǎn)品開發(fā)中，幫助他們提供創(chuàng)新的功能?！?/p>

　　除此之外，逐漸崛起的FPGA中國廠商也讓謝征帆感受到了競爭壓力。雖然目前FPGA市場由三大巨頭Xilinx、Altera、萊迪思主導(dǎo)，但以安路科技、復(fù)旦微電為代表的國內(nèi)FPGA廠商也已經(jīng)推出了成熟的產(chǎn)品。

　　謝征帆表示，F(xiàn)PGA領(lǐng)域目前在中國有許多競爭對手。為了應(yīng)對這種競爭，在產(chǎn)品開發(fā)的長期規(guī)劃中，需要更加注重創(chuàng)新。無論是在功耗、安全性，還是整個嵌入式系統(tǒng)解決方案方面，希望在未來的FPGA產(chǎn)品中做出差異化的競爭。