Altera正式獨立，CPU和FPGA最終還是“分手”了

3月1日，FPGA行業發生了一件大事，從英特爾拆分出去的PSG部門，正式宣布了其“新名稱”：還是曾經的品牌Altera。是的，Altera王者歸來了。

從曾負責英特爾數據中心和人工智能 (DCAI) 部門，被任命爲重組後的 Altera 的首席執行官的桑德拉·裏維拉 (Sandra Rivera) 介紹得知，Altera 目前正在追逐的整個潛在市場，主要是針對 Xilinx，但也針對 Achronix 和 Lattice Semiconductor。Achronix 與 Xilinx 和 Altera 一樣向數據中心銷售 FPGA，這四家公司都有嵌入式和邊緣用例，涵蓋國防和航空航天、電信和網絡、工業和其他行業以及數據中心之外。

總體而言，除了網絡、汽車、消費品和工業產品的標准用例之外，Altera 還在追逐數據分析、SmartNIC 和 DPU、5G 和 6G 手機基礎設施、機器人和運動控制、視頻會議和分發以及機器視覺工作負載、測試和醫療以及國防電子產品。以下是 Altera FPGA 系列的總體路线圖和客戶細分，以及它們在功能、成本和容量方面的相互比較：

從上述介紹，我們可以看到新Altera的決心。FPGA市場也再起波瀾。

FPGA的再次分拆在技術圈引起了廣泛討論。這一決策標志着CPU和FPGA兩大技術路徑的分離，同時也引發了關於FPGA未來發展路徑的思考：FPGA是應該獨立發展，還是與CPU緊密集成更爲合適？這對於FPGA市場的競爭格局又會發生怎樣的變化呢？國產FPGA廠商可能面臨新的競爭。

CPU與FPGA分分合合

天下大勢，分久必合，合久必分。在此，也讓我們再來回顧下英特爾與Altera、CPU和FPGA之間的分分合合。

根據維基百科的記載，Altera成立於1983年，早在1984年，該公司與英特爾建立了長期設計合作夥伴關系，並於1988年通過首次公开募股(IPO) 成爲上市公司。而且在1994年，Altera還以5000萬美元收購了Intel的PLD業務。

2015年6月，英特爾宣布以167億美元收購FPGA巨頭Altera。這筆交易震驚了整個科技行業，也引發了業界對FPGA未來發展的諸多猜測。

英特爾收購Altera主要有以下幾個原因：

增強自身在數據中心領域的競爭力。Altera在FPGA領域擁有領先的技術和市場份額，其產品廣泛應用於數據中心、通信、網絡等領域。收購Altera可以幫助英特爾擴展其在數據中心領域的產品线，增強其與FPGA廠商賽靈思（Xilinx）的競爭力。

拓展新的市場機會。Altera在可編程邏輯器件 (PLD) 領域擁有豐富的經驗和技術，這可以幫助英特爾拓展新的市場機會，例如物聯網、汽車電子等領域。

提升研發實力。Altera擁有強大的研發團隊，其技術實力在業界享有盛譽。收購Altera可以幫助英特爾提升其研發實力，保持其在技術領域的領先地位。

收購之後的Altera被整合爲英特爾的一個新業務單元，名爲“可編程解決方案組”（PSG）。該業務部門後續开發了英特爾的Agilex、Stratix和其他FPGA產品。尤其是他們所打造的Agilex FPGA家族，涵蓋了低中高端市場。其中Agilex 7高端FPGA產品线取得了很大的成功。

然而，在收購Altera九年後，英特爾於2023年10月4日公开宣布，將剝離其可編程解決方案部門（PSG）。從今年1月1日起，PSG作爲一個獨立的實體機構運營，並計劃在未來兩到三年內爲該業務進行公开募股（IPO）。

那么，爲何CPU與FPGA“分手”呢？

關於英特爾剝離FPGA業務，國內專業人士認爲：“英特爾在2015年收購Altera即使是現在來看，也是一項具有前瞻性的战略舉措。當時，英特爾正積極布局數據中心業務，並希望通過收購Altera來加強其在數據中心加速領域的領先地位。

然而，在收購後的整合過程中，英特爾並未充分發揮Altera的FPGA業務價值。一方面，FPGA業務（PSG事業部）在英特爾整體營收中佔比偏低，一年不到30億美元的收入僅佔其總體營收的約爲3-4%，因此未能獲得足夠的重視，也導致Altera部分員工流失。另一方面，英特爾試圖將Altera的FPGA芯片深度整合至CPU，但這一過程進展並不順利。

鑑於上述原因，英特爾收購Altera並未帶來預期的顯著收益，且削弱了FPGA業務的獨立發展潛力。因此，英特爾選擇釋放FPGA業務，讓其獨立發展，可能更有利於該領域的技術創新和商業增長。這是基於商業战略考量的決策。”

電子科技大學長三角研究院（湖州）集成電路與系統研究中心副主任、Altera“金牌講師”黃樂天認爲，當時收購Altera的時候，是想結合FPGA做異構計算。當時他們談到整個FPGA的運算的能效比GPU要高，如果說把FPGA能夠像GPU一樣搞成一個GPFPGA，或者是以以算法加速或者運算加速爲爲特點的FPGA，則可與CPU緊密結合以提高整體性能。

在此，我們需要理解CPU和FPGA的本質區別。CPU（中央處理單元）是一種通用處理器，設計用於執行廣泛的計算任務，擁有固定的硬件架構和指令集。相比之下，FPGA（現場可編程門陣列）則提供了可編程的硬件，允許用戶根據特定應用自定義邏輯電路。這種靈活性使FPGA在處理特定任務時表現出高效和定制化的優勢。

“英特爾曾投入大量資源开發OpenCL和OneAPI等通用計算框架，試圖將FPGA納入通用編程範疇。但實踐表明，FPGA並不適合於這種角色，反而導致了傳統的通信網絡和信號處理市場的忽視。實際上，FPGA的本質更接近於通信器件，更適用於I/O接口的聚合、數據預處理等任務。”黃樂天告訴筆者。直到最近英特爾所推出的Agilex FPGA家族，才重新又把通信信號處理、網絡交換這些又重新做成當成重點的發布。尤其是在Agilex FPGA中引入了AIB協議和EMIB爲基礎的Chiplet技術，將IO接口和專用加速器作爲FPGA的外圍Chiplet集成起來，可以面向網絡交換、無线通信等特定應用場景靈活的搭配各種接口，重回了FPGA適用於特定場景定制化設計的“主場”。

“總的來說，在AI時代，FPGA並未成爲與GPU分庭抗禮的通用計算器件。或者FPGA與CPU融合不應該像英特爾這樣來搞，不應該把他看成是FPGA的附屬或是單純的一個加速器件。後來英特爾也轉而走上了自研GPU的道路。”黃樂天表示。

這個決定是在英特爾認識到它在管理PSG方面出現了失誤之後作出的。英特爾在其文稿中提到，盡管PSG財務上連續創下紀錄，但英特爾認爲，PSG在FPGA的真正高增長、高利潤市場（如工業、汽車、國防和航空航天）方面服務不足。PSG在成爲英特爾DCAI（數據中心和人工智能）的正式部分後，主要專注於數據中心解決方案，忽視了其他業務領域。

從市場需求和技術發展的角度來看的話：CPU作爲通用處理器，已經形成了成熟的市場和應用生態。而FPGA在特定領域（如數據中心、網絡處理、特定運算加速等）展現出獨特優勢，但其市場相對專業化且定制化需求更高。英特爾拆分FPGA業務，可能是爲了讓FPGA在其擅長的領域內實現更專注和深入的發展。

FPGA是“單身”好？還是與CPU合起來好？

那么，問題來了，對於FPGA來說，是獨立發展好，還是與CPU合在一起好。市場需求和技術趨勢是決定FPGA發展方向的關鍵因素。隨着人工智能和機器學習的興起，對高性能、高效率計算的需求日益增加。在這樣的背景下，FPGA的靈活性和可定制性使其成爲一種有吸引力的選擇。

但這兩種方式各有利弊：

1獨立發展

優勢：FPGA的靈活性和可編程性是其最大的優勢。在特定應用場景，如無线通信、數據中心加速器、網絡設備和信號處理設備中，FPGA的這些特性能提供定制化的解決方案，以適應快速變化的市場需求。獨立發展使得FPGA可以更加專注於這些領域的創新，加快技術迭代和市場響應速度。此外，FPGA的獨立供應商可以與多種CPU制造商進行合作，增強市場適應性和靈活性。

劣勢：可能需要更多的資源和時間來开發與特定應用深度結合的產品，且在通用性和易用性方面可能沒有很好的和其它可編程資源充分整合。

2與CPU整合

優勢：可以結合CPU的通用性和FPGA的靈活性，提供一種既通用又高效的解決方案。對於需要快速處理大量數據的應用（如大數據分析、雲計算），這種集成方案具有明顯優勢。將FPGA與CPU集成在同一芯片上，可以實現數據處理的高效率和低延遲。集成設計可以減少芯片間的數據傳輸延遲，提高能效比，尤其在空間和功耗受限的應用（如移動設備和嵌入式系統）中更顯優勢。同時，隨着計算需求的多樣化，集成化的CPU和FPGA解決方案也顯示出其獨特價值。

劣勢：技術集成的復雜性增加，可能導致开發成本和時間的增加。在特定應用的高效性上可能不如完全定制化的FPGA解決方案。同時，CPU廠商往往存在“CPU中心主義”的思想，過分強調將FPGA與CPU整合而忽略FPGA自身發展的需求。

總體來看，英特爾拆分FPGA業務反映了技術發展的多樣性和市場需求的差異化。對於FPGA來說，無論是獨立發展還是與CPU整合，關鍵在於如何更好地服務於特定的應用場景和市場需求。未來，我們可能會看到更多針對特定領域優化的FPGA產品，同時也會看到在某些應用中CPU和FPGA的深度整合。這種多元化的技術路徑，將更好地滿足不斷變化的市場和技術需求。

“FPGA+”是發展趨勢

“如果要做高端市場，僅用一個純FPGA，我認爲越來越難。不是說你提供一個幾兆的local table，就上億門或者是上十億門的FPGA就能完美的解決這個大系統需要的這些問題。”國內專業人士表示，“CPU+FPGA”或“FPGA+”是現在AI時代下發展的一個趨勢。因爲現在很多數據中心上的技術業務和系統層面的問題都已經落實下來了。而且隨着ChatGPT等AI的快速發展，對高算力的需求正在大幅提升。AMD收購賽靈思也是爲了高算力的需求，AMD正在將CPU、GPU和FPGA融合，創造出異構且多樣化的產品线，以滿足未來對算力和靈活性的需求。

“因此，不管是以Die的形式，還是以Chiplet的形式，又或是更爲簡單的SiP形式，“FPGA+”肯定是一個技術方向。這這一趨勢已在小型應用市場中得到體現。然而，要實現“FPGA+”的完善應用，仍需解決包括軟件層面、系統層面以及芯片的可靠性和功耗等問題。”他接着指出。

在高算力應用場景下，更強大的CPU與大型FPGA的組合是必要的。在這一發展過程中，FPGA的技術路线可能會進行調整，從傳統以查找表（LUT）爲主的結構，轉向更高層次的抽象，例如粗粒度模型，將LUT層次提升至計算單元，增加更多的運算單元，如DSP切片，以補足CPU在並行加速能力上的不足。

他接着以賽靈思最新量產的7納米ACAP FPGA爲例，指出其中包含許多創新元素，不再局限於傳統的查找表。這些創新包括更快的時鐘速度通道、改進的布线結構、專用的AI引擎和矢量計算引擎，以及爲滿足AI時代數據處理需求而改造的DSP。這些細微的調整反映了FPGA技術在AI時代的演進和適應。

AMD的Versal HBM系列是首款也是唯一一款將SoC和傳統FPGA結構與集成 HBM2e DRAM 和一流片上網絡相結合的自適應硅器件。

不過，黃樂天也表示，FPGA做的過於復雜了，到底有多少人买單。“復雜的器件是有使用門檻的”，黃樂天指出，“其實Intel力推OpenCL和OneAPI也是爲了降低使用門檻，但從實際效果來看並不算成功”。“類似ACAP這樣超異構的復雜器件，要想真正協調發揮出各種編程資源的能力對於應用工程師的挑战極大，反過來又限制了其進一步推廣使用。”

“從時間節點上來看，AMD收購賽靈思（2022年）的時間要比英特爾收購Altera更合適一點，2015年有點太早了。雖然方向是對的，但由於當時許多市場尚未成熟，這一舉措並未能充分發揮其潛在價值”國內專業人士還指出。

寫在最後：平靜的FPGA市場再起波瀾

彼時英特爾收購Altera後，部分客戶出於對賣家變化的擔憂，轉而採購其他FPGA廠商的產品，包括賽靈思、Lattice以及國內新興廠商，這釋放出了很多的機會。黃樂天指出：“目前國產FPGA的市場佔有率已經從五年前的不足5%，提升到了目前的20-30%。雖然增長是多方面因素造成的，過去五年多Altera被收購後在FPGA傳統領域的空白期客觀上爲國產FPGA創造了很大的發展機會。”

但是這一FPGA業務獨立運營後，它將重新作爲獨立FPGA廠商參與市場競爭，這可能會對現有市場格局造成一定幹擾。一方面，Altera將尋求重新獲得失去的客戶，另一方面，其也將推出更多樣化的產品，甚至進入低端市場，以搶奪更多市場份額。

“對於國產FPGA公司而言的話，我認爲是又會迎來一個對手吧。雖然原來也是一個非常強硬對手，但是他畢竟相比賽靈思而言，但是現在這個PSG部門正在採取更爲激進的方式來搶奪更多的市場，可能會有更多多種可能性形式的產品，甚至重新來打低端市場也說不定。”

黃樂天認爲，重新獨立的Altera對FPGA市場來說是“王者歸來”。目前Agilex FPGA在以FPGA爲中心的Chiplet技術路线方面表現出色，Altera有望重新引領FPGA傳統市場的革新。

對於國產FPGA廠商無疑將會帶來更大的挑战，但也意味着機遇。國產FPGA廠商需要進一步提升產品競爭力和市場策略，才能在激烈的競爭中立足並發展壯大。

標題：Altera正式獨立，CPU和FPGA最終還是“分手”了

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