11月2日,美国商务部长普利茨克在华盛顿智库战略与国际研究中心的一场演讲中,严词批评中国政府投资1500亿美元用于发展半导体产业,并表示,“中国政府的投资规模相当于去年全球半导体销售额的一半,如此规模的投资造成的市场扭曲,将与钢铁、制铝和绿色科技行业面对的扭曲雷同,结果是全球市场供应过剩,人为压低价格,导致美国和世界各地就业机会损失,对全球的半导体行业造成显著破坏……这个前所未有的国家推动的干预行动会扭曲市场和压抑半导体生态系统的创新能力。”
这1500亿美元的“天文数字”实在是惊人,也不知道美国部长哪里来的情报,他对全球半导体行业国际主义式的担忧,也真是让人“感动”。
巧合的是,就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?
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%。
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。
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。
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。(作者微信公众号:tieliu1988)