最具发展潜力的小众半导体公司

来源：本文由半导体行业观察整理，谢谢。

在目前的半导体世界里面，强者越强的现状越来越明显。如果你细看产业链，你会发现大部分领头羊的市场份额都会超过五成，前五名的市场总额也大多会超过80%。那就意味着在传统的半导体产品领域，几乎没有新企业成长起来的可能。但创新却时刻都在发生。

让我们来盘点一下那些最有可能成长起来的小众半导体公司及其所在的二市场。

Achronix成立于2004年，是一个专注于高性能FPGA产品的公司。除了传统的FPGA产品外，他们还提供一种叫做eFPGA的产品。这个eFPGA就是就是在未来被无限看好的产品。

所谓eFPGA是embedded FPGA的简称，也就是嵌入式FPGA。跟普通的FPGA只是一个可编程逻辑器件不一样，eFPGA可看做是一个IP，能够被嵌入到MCU中，为后者带来灵活性。和普通 FPGA 芯片类似，嵌入式 FPGA中也有查找表，有可编程互连，所以其中的 FPGA 结构类似于你可以在 Altera 或 Xilinx 或其它更小的 FPGA 公司的芯片中看到的结构。如果把这种产品嵌入到MCU中，我们可以看到未来应用的很大想象力。

传统的MCU市场已经衍生出了各种不同的产品，很多是针对不同的数量和I/O类型量身定做的。他们这样做的原因是因为客户对价格非常敏感，加上了多用途的部件会增加成本，这是客户不能接受的。

但在0.25微米的时候，这种策略是行得通的。因为那时候一套掩膜的成本只有五万美金，你也可以在一个月的时间里快速制造出一个芯片。但现在一切都变了，就算最简单的IoT芯片用的都是55nm，甚至40nm的工艺，因此mask成本自然就飙升了。而FPGA则可以解决这些问题，虽然其架构成本有点贵，但它会降低一次性成本（NRE），因为它的一款芯片能够针对不同的应用做改变，而不需要额外投入更多的成本。这时候eFPGA就发挥了重要作用，因为将FPGA嵌入到SoC架构中的一个重大优势是FPGA与SoC其他模块之间的接口引线数量可以大大上升。

实际上，嵌入式FPGA现在已经开始被集成到那些高容量的MCU和SoC芯片，与此同时，FPGA也被应用到先前未被涉及的市场。我们将FPGA嵌入以后，pin可以高达16000个。因此，即使每个IO接口运行在非常低的频率下，总体而言还是能提供足够大的带宽和更低的延迟，这就是嵌入式的优势所在。

另外，从单位面积性能上对比，FPGA的效率比定制逻辑芯片差25倍。在体积方面，eFPAG相比也更有优势。如果它的密度比定制ASIC电路低25倍，那么在你需要10000个ASIC门的情况下，这10000个ASIC门使用FPGA实现所需要的面积大约就是ASIC上25000门的面积。这么大的芯片面积我可能可以做十个32位的小处理器。

Speedcore eFPGA提供了更高的加速能力，可实现10倍的低延迟和10倍的高带宽。目前正被应用于或正被评估用于更高性能的，包括数据中心加速、汽车ADAS、数据库加速和5G无线基础设施在内的加速系统。

总得来说，依赖于这些优势，嵌入式FPGA的制造者们发现他们产品所面向的也不再是那些中小规模市场。物联网、微控制器、网络通信和数据中心芯片和航空航天/国防都是他们抓住的目标。因此这个领域在未来会成为一个爆发方向。以Achronix为代表的厂商将会在未来一波的成长。

Barefoot Networks是由一群富有远见和经验的技术专家和工程师组成，公司为世界最快和最可编程化的网络构建了一个设计和运营的美好蓝图，公司的目标是让网络可编程和 CPU 编程一样简单。

在去年，他们开发出了世界上第一个可编程芯片 Tofino 。按他们的说法， 这款芯片比现在市场上任何其他芯片都要快两倍 ， 能够以每秒 6.5 T 的速度处理网络数据包 。他们坚信，一旦网络变得完全可编程，那么控制层和数据层的操控都掌握在众多用户的手里。他们也认为网络工业会乐于见到这样的创新。

按照官方的说法，他们的技术对“云”运营商和 OEM 厂商产生直接的影响，甚至会推动这两个领域的革命。因为采用这种技术，“云”就可以针对不同的母的做优化；此外通过特定的代码可以让 OEM 更好的为客户服务，真正地把网络交付到开发者手中。

他们说这是一种革命创新 ，能够改变谷歌、 Facebook 、微软和领英等互联网公司的内部运作，能影响运营商，也能让思科、英特尔等硬件巨头感到压力。

也就是说Barefoot 是在打造一种应用在网络交换机里面的新型芯片。大家也知道交换机的作用就是在担当成千上万网络应用间的数据传输任务。 Barefoot 的出现就是为了改革这个产业， 而他们产品的最大卖点就是可编程 。 换句话说就是指开发者可以随时编写程序，改变芯片的的功能，这就有点像我们写一个 A PP 去改变 iPhone 的用途一样 。

过去几年 ，谷歌和 Facebook 等互联网企业的在线服务增长快速，于是他们就需要部署更多的设备来支持数据间的传送。但是因为他们的带宽需求较以往任何时代都大，如果没有新生代网络硬件的支持，谷歌他们是很难满足这样的大数据传输的。

同时由于终端改变越来越快，谷歌他们就需要在网络重构中获得控制权，于是像谷歌、微软和Facebook这类的大公司就产生了自主开发交换机的需求。这些交换机的工作效果非常好，但是还是有限制，因为芯片并没有真正地支持网络按照指定的方向传输数据，且在某些特别的协议上，他们在某些特别协议和任务上是硬编码。

Barefoot 的出现正好扭转了这个局面 。 Tofino 是使用 TSMC 的 16nm 工艺打造的，其产品线涵盖了满足 1.8 Tb/sec, 2.4 Tb/sec, 3.2 Tb/sec 和 6.4 Tb/sec 速度的型号 。另外他们还有一些 Gbps 级别的芯片，用户就可以根据需求选择。

至于延迟方面，按照 Barefoot 方面介绍，这部分可以在规定范围内由开发者定义。对比博通 Tomahawk 系列的最新产品 450ns 和 550ns 的市场，可以达到 400ns 以下的 Tofino 优势明显。

斯坦福大学计算机科学教授 McKeown 表示 ， 现在的那些大数据运营商对于网络的需求敏感度比芯片厂商强很多 。 Barefoot 生产的芯片 ， 恰好能满足这些厂商的需求 。

Barefoot 的创意不但能改变计算机网络，还能改变类似 AT& T 这样的通信巨头 ，同时改变硬件市场。

过去 ， 互联网企业基本都是从 HP 、 IBM 和 Dell 他们手上买服务器，从 EMC 等厂商手里买存储设备，从思科和 Juniper 手上买交换机等网络设备。但谷歌等互联网巨头正在尝试改变这种格局。他们自己这些设备，并将其开源 ，那么这个市场就会越来越好玩了，那些巨头供应商也会头疼了。 Barefoot 的出现更好的助力谷歌他们这做。

Barefoot 的 PISA (Protocol Independent Switch Architecture) 也能给网络供应商提供了新型交换器软件的的完全开发自主权 。这样的话，他们就可以使用软件，有计划的更新他们的设备，而不需要升级硬件。 而无需在数据带宽快速增长的未来 ， 频繁的更新其设备 ， 置换其芯片 ，带来无形的成本增加。

从某个角度说 ， Barefoot 的产品就是 SDN （ software defined network ）。

这是一种新的网络架构。利用OpenFlow协议，把路由器的控制平面（ control plane ）从数据平面（ data plane ）中分离出来，以软件方式实现。这个架构可以让网络管理员，在不更动硬件设备的前提下，以中央控制方式，用程序重新规划网络，为控制网络流量提供了新的方法，也提供了核心网络及应用创新的良好平台。

在数据越来越多的现在，这种产品必然会巨大的成长动力。

Efinix 公司总部位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市，他们计划用一种全新的现场可编程门阵列（FPGA）技术来设计芯片，不仅芯片尺寸只有现在的四分之一，而且能耗只有传统芯片的一半，结构也没有过去那么复杂了。Sammy Cheung 是该公司联合创始人、总裁兼首席执行官，他表示，Efinix 公司把此技术称为量子可编程技术。过去，训练人工智能和深度学习需要依赖中央计算机和服务器产生大量数据，而现在，依靠这一系列优化功能组合，可以推动人工智能和深度学习更加轻松。

他们提出了一种新的理念：那就是在抛弃具有专用功能的每个电路板格(这些电路板格被称为可交换逻辑和路由处理器)的基础上，每一个电路板格都可以根据特定目的被编程。颠覆了过去FPGA的基本架构。也就是说，Efinix的新FPGA最大的特点就是在布线资源方面做出了突破。

传统的FPGA中，用于布线的单元和用于实现逻辑功能的单元是分开的，这也造成了布线的困难并限制了性能。在Efinix提出的Quantum FPGA技术中，一个单元既可以是逻辑单元，又可以是布线单元，可以根据需要灵活配置。这样一来，Efinix的Quantum FPGA的布线可以更加灵活，因此可以实现更高的速度和更低的功耗。据介绍，芯片尺寸只有现在的四分之一，而且能耗只有传统芯片的一半，结构也没有过去那么复杂了。

过去，训练人工智能和深度学习需要依赖中央计算机和服务器产生大量数据，而现在，依靠这一系列优化功能组合，可以推动人工智能和深度学习更加轻松。

从产品技术应用上看，Efinix的Quantum FPGA首先可以替代传统FPGA，在设计验证和异构计算等场合得到应用。在异构计算领域，由于Quantum FPGA在性能上比传统FPGA有不少优势，因此可望能实现基于FPGA的异构计算方案的进一步普及。

Efinix的目标市场包括少于逻辑单元数量少于15K的IoT 和移动应用的超低功耗应用;逻辑单元数量在15K 到 150K 之间的传统应用(工业、医学、汽车、广播和视频)和新兴市场领域(无人机、自动驾驶汽车、边缘计算和各种智能系统);以及逻辑单元数量从150K 到 500K及以上的数据中心应用。Efinix CEO 张少逸在IEEE Spectrum的访谈中表示，Efinix的FPGA方案可望能把 FPGA市场规模再拓展一倍，由现在的50亿美金市场规模变为100亿美金。 因此说这难保对FPGA市场造成一定的冲击。

除了传统FPGA的市场之外，Efinix在最近很火热的嵌入式FPGA市场也有布局。嵌入式FPGA是指把FPGA电路IP集成到SoC上面，这样SoC也可以借助FPGA的可配置性实现更灵活的工作方式。在嵌入式FPGA领域，Flex Logix可谓是当仁不让的明星，目前已经获得了一千二百万美金的投资。而Efinix也在计划把自己的Quantum FPGA以IP的形式集成到合作厂商的SoC中去，作为在嵌入式FPGA市场的布局。

对于这个灵活的产品，有人甚至认为其可以对赛灵思等先进FPGA厂商造成冲击，但Efinix 公司联合创始人 Cheung 补充说道：“我们不会与赛灵思公司竞争，相反，我们会携手拓展现场可编程门阵列芯片市场。”事实上，如今现场可编程门阵列芯片市场规模已经达到了 50 亿美元，而且还在快速增长，预计未来市场规模会突破 100 亿美元。

这也是一个潜力无限的市场。

成立于2010年的Crossbar是ReRAM技术的忠实支持者，他们认为这种独特的存储器技术既可以集成于SoC芯片中，或者做为独立的存储器芯片生产， 在创建这个崭新的世界的过程中，正扮演着重要角色。

从产品上看，ReRAM技术是基于一种简单的器件结构，使用与CMOS工艺兼容的材料和标准的CMOS工艺流程。它可以很容易地在现有的CMOS晶圆厂中被集成和制造。由于ReRAM阵列是在低温的后段工艺制程中进行集成，多层ReRAM阵列可以在CMOS逻辑晶圆上部进行集成，从而构建3D ReRAM存储芯片。

借助低温BEOL制程，可将多层ReRAM数组整合至CMOS晶圆之上，用以打造系统单芯片(SoC)及其他拥有大量3D单片内嵌式RRAM储存的芯片产品。因此相较于传统Flash内存，ReRAM具备节能、延长寿命及读写延迟等显著优势。

ReRAM基于忆阻器原理，将DRAM的读写速度与SSD的非易失性结合于一身。换句话说，关闭电源后存储器仍能记住数据。如果ReRAM有足够大的空间，一台配备ReRAM的PC将不需要载入时间。其密度比DRAM内存高40倍，读取速度快100倍，写入速度快1000倍。ReRAM单芯片（200mm2左右）即可实现TB级存储，还具备结构简单、易于制造等优点。

与传统的Flash闪存相比， ReRAM能提供更快的、bit级翻转、无须擦除的操作。它提供比闪存低100倍的读延迟、快1000倍写性能，更小的页面架构从而减小读写延迟、降低能耗、提升存储器解决方案的寿命。

这种技术能使紧密集成的计算与存储子系统成为可能，把设计人员从传统的基于总线的存储架构中解放出来。那就意味着应用ReRAM这样新的存储技术，能够发挥人工智能真实的潜能，实现速度、低功耗/高能效、存储容量与可制造性的完美结合。

不过技术的新老交替面临的问题总是要有损既得利益者——尤其是当现有的技术达到了非常大的经济规模。闪存芯片的处理能力也许没有这么快，但如果芯片商们投入更多的资金和精力在现有设计的优化上，还是有可能将ReRAM绞杀在试验阶段的；同时量产时ReRAM的价格也是一个重要的因素。

以上只是基于编者对行业的一些浅显理解做的总结，更多有潜力的半导体公司，有待大家补充。

今天是《半导体行业观察》为您分享的第1473期内容，欢迎关注。

关注微信公众号 半导体行业观察 ，后台回复关键词获取更多内容

回复 科普 ，看更多半导体行业科普类的文章

回复 DRAM ，看更多DRAM的文章

回复 晶圆 ，看晶圆制造相关文章

回复 紫光 ，看更多与紫光公司相关的文章

回复 ISSCC ，看《从ISSCC论文看半导体行业的走势》

回复 京东方 ，看更多与京东方公司相关的文章

回复 存储 ，看更多与存储技术相关的文章

回复 A股 ，看更多与上市公司相关的文章

回复 展会 ，看《2017最新半导体展会会议日历》

回复 投稿 ，看《如何成为“半导体行业观察”的一员 》

回复 搜索 ，还能轻松找到其他你感兴趣的文章！