2015年6月1日,英特尔宣布以167亿美元价格收购FPGA生产厂商Altera,这笔交易将通过已有现金加借贷的方式进行,收购将持续6到9个月。目前,该收购已经获得英特尔与Altera董事会的一致同意,并已经提交Altera股东及相关监控机构批准。

英特尔方面认为,Altera的FPGA业务与英特尔的成长战略相符,FPGA也将从摩尔定律中受益。本次收购将让英特尔的产品及制造流程与Altera的现场可编程门阵列(FPGA)技术相互受益。双方产品与技术的组合将在数据中心和物联网两大市场创造出新的产品以满足客户的需求。英特尔技术向Altera的FPGA产品提供英特尔Xeon至强处理器技术以形成高度定制化、整合的产品。两家公司还期待通过英特尔的整合设备制造模式,从设计及制造两方面提升Altera的产品。

英特尔CEO Brian Krzanich表示,英特尔的成长策略是扩展核心资产以进入高利润、互补的市场空间,通过这次并购英特尔可以把摩尔定律推向更好、更强的下一代解决方案。企业用户期望在增强的网络、大型云数据中心及物联网领域获得性价比更高的性能,而这正是摩尔定律及英特尔与Altera共同联合创新所能实现的。

那么,Altera的FPGA技术到底是做什么的?为什么英特尔肯花如此高的价格并购这家公司?这事还要从微软说起。2014年的时候,来自微软、美国Texas大学Austin分校、亚马逊云、哥伦比亚大学、美国佐治亚理工学院、谷歌、瑞士洛桑联邦理工学院等单位的23位联合作者在IEEE发表了一篇题为《提升大型数据中心的可配置架构》(A Reconfigurable Fabric for Accelerating Large-Scale Datacenter Services)的长篇论文,该论文的参与方还包括来自Altera和Quanta两家公司的技术支持,以及来自微软高层陆奇、沈向洋、Craig Mundie和Peter Lee等十余位微软高管的鼎力支持。

这篇论文里所涉及的项目被命名为“Catapult”,这是微软研究院积极推进的一个激进项目。在云计算时代,微软研究院在积极思考如何改进当前的云基础架构。现在的云基础设施由于增长的速度过快,当云数据中心超过一定规模后将面临稳定性及可持续性的挑战,微软研究院积极思考能否有其它可替代技术实现云数据中心的可持续增长,这项技术就是FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列。

FPGA是专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路,其优点包括可以快速成品、可被修改、可改正程序中的错误和更便宜的造价等。工程师对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置,就可以实现想要的逻辑。FPGA还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性,使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。FPGA能完成任何数字器件的功能,甚至是高性能CPU都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸:加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后进入工作状态;掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此FPGA能够反复使用。使用FPGA来开发数字电路,可以大大缩短设计时间,减少PCB印刷电路板的面积,提高系统的可靠性。在FPGA内置入硬核CPU或软核CPU,既能实现数字逻辑又能适应嵌入式开发。

从1985年诞生了全球首款FPGA产品以来,FPGA的应用逐渐从数字信号处理、高速串行收发器扩展到嵌入式处理器。FPGA被广泛应用于通信、消费电子、工业控制、测试测量等微型电子电气领域,但几乎没有被应用于大型数据中心。微软研究院于2014年6月宣布成功完成测试,把FPGA技术(而不是GPU技术)应用于Bing云数据中心,其效果包括相比于传统服务器在处理Bing的自定义算法时快出40倍、比Bing现有的系统快出2倍、可缩减一半现有服务器数量等。FPGA技术加速了大量数据在服务器上的处理过程,帮助解决大数据难题,满足了巨大的分布式工作负载需求。《提升大型数据中心的可配置架构》(A Reconfigurable Fabric for Accelerating Large-Scale Datacenter Services)这篇论文,讲的就是如何在Bing上测试FPGA技术。2014年9月,百度快速跟进,宣布将把FPGA技术用于自己的数据中心。

Altera是世界两大FPGA老牌公司之一,在20多个国家有3100余名员工,通过直销和分销网络服务于12,600名客户,2014财年的收入为19亿美元,毛利为66%,净收入达5亿美元。在行业用户分布上,2014财年Altera的44%收入来自电信及无线网络领域、22%来自于工业、军用及汽车领域、16%来自于网络、计算及存储领域。

根据Gartner的数据,2014年全球可编程设备(PLD)应用市场的总规模为50亿美元,其中Altera占39%,另一家Xilinx占49%。而2014年全球PLD、ASIC及ASSP市场总规模为1150亿美元,PLD仅占其中的4%。而从Gartner对全球FPGA市场2014年到2023年预测来看,当前市场总规模为50亿美元,2023年将达到90亿美元规模,工业、军用、民航、数据处理、汽车等都是高增长行业。这些都意味着巨大的市场空间,而对于英特尔过去市场占有率比较低的通信与网络市场,与Altera的结合有望打开这一市场空间。

FPGA在云数据中心的应用,将从CPU与FPGA离散使用、向CPU与FPGA打包使用、再向CPU与FPGA整合使用发展,在卷积神经网络算法进行图像识别、加密算法进行安全控制、压缩算法进行大数据处理等方面发挥重要作用。微软的研究表明,FPGA的功耗约是高端GPU的1/10,但高端GPU的图像处理能力是FPGA的2到3倍,而由多个FPGA组成的集群能达到GPU的图像处理能力并保持低功耗的特点。根据英特尔预计,到2020年,将有1/3的云数据中心节点采用FPGA技术。

在物联网方面,Altera的FPGA技术与英特尔的Atom芯片结合,有望在工业自动化控制市场和高级驾驶助理系统市场取代现有的技术,在2020产生110亿美元的增量可服务市场。由于采用了FPGA技术,用户可以自行编程取代现有专用标准电路(ASSP)和专用集成电路(ASIC),为关键IoT应用增加新功能、提高性能、降低成本并缩减产品上市时间达50%。

当前,FPGA市场的竞争正在发生变化,应用领域不断拓宽。之前,FPGA在很大程度上受到通信市场主导,但工业智能化、汽车电子化以及物联网的发展,导致对可灵活编程的FPGA需求大增,FPGA厂商倾向于向解决方案商转变,积极开发消费类市场。而与英特尔这样的大厂的合作,或将决定市场的主导解决方案地位。一旦英特尔与Altera的解决方案占主导地位,程序员和工程师将涌向这个技术方向,并将进一步巩固英特尔的市场地位。