从FPGA的历史看AMD收购Xilinx：不一定是好生意
2021-03-25
14:00:26
来源: 半导体行业观察
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作为去年的重大收购之一，AMD收购Xilinx将对电子行业的合并产生重大影响。在阅读他们关于合并的介绍时，AMD似乎在深入挖掘，以为收购Xilinx可以显着改善他们的商业模式和地位这一论点。
AMD和Xilinx都是各自领域的技术领导者，对我来说，问题是合并后的整体价值是否超过各个部分的总和，或者这仅仅是AMD在其CPU和GPU业务中增加第三条腿，以一种很昂贵的方式。AMD将这项收购在提案中定位为正面，但基于对所涉及技术的审查以及类似类型合并的结果，答案可能比表面上看起来要复杂。
要了解这个问题的一个不错的起点是了解FPGA的一些业务和技术，进而了解Xilinx为AMD带来的好处。
接下来，在不涉及技术细节的情况下，我将对FPGA进行回顾，这足让我们了解Xilinx将可能以哪种方式影响AMD的未来业务和战略。
从技术历史的角度来看，Xilinx的收购标志着1980年代末开始的FPGA时代走向了新阶段。当时，FPGA的概念吸引了数字设计师（以及风险投资家的怀抱）的想像力。尽管可编程逻辑已经以PLD（可编程逻辑设备）的形式出现了十年，但后者是更简单的设备，仅限于布尔运算，查找表和基本状态机。
随着FPGA的出现，可编程器件的尺寸，复杂性和选项增加到了在一定程度上以高级设计语言（硬件设计）为模型进行建模的程度。可以构建等效的软件语言（例如Basic和C）等特性吸引了开发者。
到1990年代中期，来自初创公司和半导体专业公司（包括Intel和AMD）的FGPA类型已经不下十二种，它们都在FGPA领域竞争。对于FPGA来说，这是一个鼎盛时期。他们开发了新的体系结构，FPGA也是大学的一个主要研究领域，整个会议都专门针对FPGA主题。然而，在十年之内，该领域已基本上合并为五家公司：Altera，Xilinx和Lattice（他们均使用RAM编程的表格体系结构）以及Actel和QuickLogic，它们具有反熔丝一次性可编程体系结构。
Altera和Xilinx在尺寸和功能方面处于领先地位，并主导了市场份额。十年后，纯粹的FPGA领域进一步巩固，Microsemi于2010年收购了Actel（于2018年成为Microchip（MCHP）的一部分），英特尔（INTC）于2015年收购了Altera。随着这次Xilinx的退出，这使得Lattice（在2016年的收购变更中被搁置了）和的QuickLogic成为仅有的FPGA领先公司。
但是，随着新的FPGA公司不断出现，这个领域的确保持了动态。
因此，历史提供了一些见识，也许可以预测有一天，Lattice将成为收购目标。要了解为什么FPGA公司成为如此主要的收购目标，我们需要再剥离一层。
FPGA的潜在业务问题是，它们从来都不是任何大批量应用的最佳解决方案。PC是大批量产品的典型例子。每年有海量的销售，为PC出售关键组件，您可以赚很多钱。如果没有大批量产品，那就意味着与拥有大批量零件的半导体公司相比，FPGA发展业务要困难得多，因为您必须找到更多小批量客户才能销售相同数量的零件。
来到批量生产时，FPGA的劣势有多少？FGPA具有不同的尺寸和不同的功能，但作为一个标准，全面生产的高端设备的价格在300美元左右。在比较Custom Foundry IC（又称ASIC）和FPGA时，由于不同设备的工作原理，典型规则是1个ASIC门= 4个FPGA门（这是您为现场可编程性支付的价格）。因此，在其他条件相同的情况下，300美元的FPGA应该和75美元的ASIC相当。等效的ASIC会具有更好的速度和功率性能（同样，由于FPGA架构的局限性和开销），但是在这里，我们暂时忽略它。
其他所有条件都不平等，因为ASIC的一次性成本摊销到FPGA价格中。假定在FPGA及其等效ASIC中，给定设计的工程工作是相同的（现实中，前端设计非常相似）。成本的主要区别在于，将所有的掩模和晶圆制造厂的制造成本都提高到了1000万至2000万美元，而用于支持新芯片架构（许可证，工具，支持）的所有基础设施的成本又可能达到了1000万至2000万美元等等。）。
对于10K器件，FPGA解决方案的成本为300万美元，ASIC的成本为4100万美元。因此，对于10K的批量生产，如果能够满足其他技术要求，FPGA无疑是赢家。将数量提高到一个新的水平，我们会看到类似的情况。
对于10万个设备，FPGA解决方案的成本为3,000万美元，而ASIC的成本为4,800万美元。但是，随着数量的增加，这些光罩和工具成本的影响会降低，我们看到了故事的变化。
对于50万个设备，FPGA解决方案的成本为1.5亿美元，ASIC的成本为7800万美元。对于一百万个设备，FPGA解决方案的成本为3亿美元，而ASIC的成本为1.15亿美元。ASIC变得轻而易举，并且随着体积的增加，成本优势变得更大（分界点大约为18万）。我使用的是广义数字和整数估计，但您明白了。
现在，考虑到功率和性能问题后，它变得越来越复杂，但是关键是FPGA占据了优势的领域主要是在通信量和工业系统等小批量应用中。在PC，电话，任何大容量电子设备中，您几乎找不到FPGA。
因此，从长远的角度来看，我对收购产生了第一个担忧。如何真正帮助AMD成为主导的FPGA的厂商？我不得不质疑FPGA如何与一家以消费市场为主的公司协同。
AMD在合并提案中提出了一些乐观的预测，说明合并如何使其成长。他们说，这使他们能够多样化他们的产品线。但是问题就变成了，鉴于他们与更大，非常有能力的竞争对手并驾齐驱，他们是否真的有能力将视线从球上移开，以便开发出体积更小（因此利润更低）的零件，将补充他们的FPGA。
他们说，这使他们进入了汽车，5G和物联网网络等新市场。
多样化总是有意义的，但是要了解这些都是大批量市场，一旦设计被证实，它将转向ASIC。Xilinx可能会在原型设计和小批量生产中赢得AMD的订单，但是与大批量替代品相比，FPGA总是太昂贵了。在过去的网络扩展中，这种情况已经出现过好几次了，FPGA是第一代产品，但是被更便宜，性能更高的NPU（网络处理器）ASIC或Intel最终只是为其下一个服务器处理器添加的一个功能代替。
我预计AMD讨论的增值加速功能将遵循相同的发展轨迹。
有人会说，英特尔在Altera上做得很好，而且效果很好。在不进行特定的Intel和AMD比较的情况下，我在这里看到3个问题：
从绝对和相对的角度来看，AMD为Xilinx支付的价格是英特尔为Altera支付的价格的两倍。在2015年，160亿美元大约是英特尔市值的15％，AMD则要支付的350亿美元是AMD市值的1/3。那是一个更大的赌注。
英特尔进入了Altera协议，Altera是其代工客户，英特尔需要为其工厂增加稳定性以提高利用率。因此，无论其他因素如何，这都是一个胜利。AMD缺少英特尔为Altera提供的这些晶圆厂驱动的协同效应。
英特尔一直比AMD更加多元化。是的，PC芯片在这两者中都占主导地位，但是自2012年以来，英特尔每年定期收购3-4家公司，从而扩大了他们在管理各种技术方面的经验。在过去十年中，AMD并未进行任何重大收购。对于像这样的大型合并，他们正在进入未知领域。
第四个问题更含糊。英特尔收购Altera已有5年的历史了，他们尚未实现Adaptive SoC平台，AMD认为这是Xilinx价值论证的关键。问题的至少一部分再次回到了FPGA的功耗和性能问题上，这降低了此类平台的生存能力。
在过去的20年中，许多FPGA供应商都在尝试使用这种平台，但是牵引力却各不相同。因此，需要质疑这样的自适应平台何时才能成为主流产品并变得如此重要，鉴于英特尔具有5年的领先优势和代工经验的优势，AMD是否可以在这些平台上竞争。
关于收购的最后但并非最不重要的问题是财务状况。AMD保证全方位的财务状况将是积极的。但是，通过一些简单的计算得出的每股收益却有所不同。
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