半导体职业的趋势是什么?在当前科技一日千里、需求层出不穷的布景下，芯片厂商怎么找准自己的定位以不被年代筛选?近来，EEWORLD记者有幸凭仗在硅谷举行的euroasia PRESS 拜访Altera公司总部，并从Altera公司总裁、CEO兼董事会主席John Daane先生以及Altera高档副总裁Jeff Waters先生那里得到了他们的答案。
图1 Altera公司总裁、CEO兼董事会主席John Daane先生
投合半导体发展趋势，Altera蓄势待发
Daane现已在Altera担任CEO一职近14年，而这几乎是Altera公司31年前史的一半，也见证了Altera从CPLD到FPGA再到SoC的富丽回身。Daane回忆说：“在2003年11月的一个国际会议上我就说过，职业在改动，为了应对继续添加的规划本钱，具有可编程功用的设备将更具竞赛优势，那时有人当面质疑我的观念。11年曩昔了，时刻证明‘可编程’的趋势现已产生，并且还将继续在更多范畴发酵，并终究代替ASSP和ASIC。”
除了可编程性之外，Daane还总结了半导体职业的4大趋势：继续添加的研制本钱、更大的差异化、无限的带宽以及严厉的体系功率要求。
Daane举例说：“我出资1.3亿美元去研制一个28 nm的芯片，投入包含EDA东西和作业站等。假如你将公司营收额的20%进行研制，你或许得到5倍的报答。近几年，Altera研制投入都坚持每年添加30%。2013年，Altera的营收额达17.32亿美元，研制投入就高达3.85亿美元。鉴于经济逐步向好，Altera在2014年体现抢眼，其间基础设施建造起了很大的推进作用，而最大的影响来自无线和工业。2014年第二季度的营收比2013年同期添加了约7亿美元，咱们也相应添加了研制投入，估计今年会花费4.3亿美元用于研制，包含OpenCL、Quartus II软件、各种IP以及芯片自身。”效果也证明多年的衬托、耕耘以及巨额的研制投入现已让Altera变得更强。现在Altera散布在20个国家，有3000名职工，凭仗17.3亿美元的收入成为全球可编程半导体业的领导者，毛利率高达70%，是职业添加最快的。其也曾被福布斯评为全球100家最具立异力企业之一，被SiliconVally.com评为硅谷50强企业。
针对差异化，Daane表明：“咱们和竞赛对手触及的范畴其实有一些是没有太大增幅的。假如你回忆一下，一些工业在2010年才添加2%乃至更少，例如电信职业，基本上都没有添加。现在咱们的许多竞赛者都在高端技能上比赛，而当你与竞赛对手产品类似时，只要以贱价来进行竞赛，但这是不明智的，也是许多厂商不愿意做的，像是饮鸠止渴。因而现在咱们都挑选差异化竞赛，并且要迅速地完结差异化，可是差异化竞赛的确很剧烈和严酷。假如你花2~3年的时刻才完结一个硬件体系，你的竞赛者很简单就赶上乃至逾越你，假如你的设备都是可编程的，做差异化只需要经过软件编程改动FPGA软件包来更新体系，这样就能够抢先于竞赛者。”
“对带宽的要求给设备厂商很大的压力，因为是在不添加本钱的基础上进步带宽。此外，体系功率要求也越来越高。在固定巨细的设备中，人们不断添加新的功用，而总功耗不变，这就必需要减小器材功耗。”Daane说。
据统计，数据中心功率和散热本钱每年高达300亿美元，是购买服务器的4~5倍。因而云服务公司开端把目光转向FPGA以期下降昂扬的电费等运用本钱，这就给Altera很大的机会和应战。
FPGA结合了软件编程和硬件加快，既有DSP这类通用处理器的高灵敏性，又有AS%&&&&&%、ASSP类专用集成电路的高功率，并完结了高功用和低功耗，这也是FPGA自面世就备受推重的重要原因。Daane着重：“有一点很重要，不是一切的功用都能够用一个器材或许一种架构完结，而是结合起来，把他们体系地结合起来，这便是为什么FPGA也加入了许多元件，包含微处理器、DSP以及模仿部分，咱们尽量把有用的资源融入到FPGA中。而终究是用户获益，咱们为他们发明了灵敏的、简单做差异化的、可编程的FPGA。”
进军数据中心 布局未来国际
“未来一切的企业都将是互联网公司”的言辞在互联网上疯传，也给了许多公司启示。跟着物联网的蓬勃发展，与其相关的大数据、软件界说数据中心和云核算等成为抢手运用，核算和存储商场成为许多公司的涉猎目标，Altera也不破例。Waters介绍到：“凭仗咱们优异的产品，核算和存储商场已成为Altera生长最快的商场，并且在该范畴成为最大的FPGA供货商。”
Waters把影响数据中心的趋势概括为：网络加快(削减内存瓶颈，下降推迟)，办理电能和冷却，CPU卸载以及数据接入(剖析、开掘和拜访加快)。而数据中心的应战首要来自CPU和存储的瓶颈。CPU架构关于绝大多数并行核算运用(如大数据、查找)并不高效，这导致过度的功率耗费，CPU的瓶颈让其对数据的处理耗费了过多的资源，这导致功用下降(高推迟)。现在商场的应对战略便是定制硬件和架构，谷歌、IBM、惠普和Facebook等知名企业都这样做了。
FPGA在软件界说数据中心所起的作用是什么呢?首要有资源共享，即核算、存储和网络的虚拟化;加快器，包含网络加快、办理程序卸载、数据拜访加快和算法加快;集群核算(CPU和FPGA)以及集群互连。
FPGA具有超并行体系结构，包含10~100倍的核算单元，答应在单时钟周期内支撑多个或不同指令的并行规划，更好的部分存储器避免了瓶颈，此外其可编程性可完结特定运用的加快。这些特性都使得FPGA添加了数据中心的功率，经过算法加快和最大极限地削减瓶颈，FPGA能够极大地提高根据CPU的数据中心处理才能，完结每瓦特功用超越10倍的添加。
据悉，微软研究院Doug Burger现已在实验一种新的处理器体系来驱动必应Bing服务的后端，这套体系便是由Altera的FPGA 驱动，将以更高功率履行特定的查找使命。这个方案被命名为 Project Catapult，微软研究院现已测试了1632 台服务器群，每一台服务器都有英特尔 Xeon 处理器和包含 Altera FPGA 处理器的子卡，来验证 Doug Burger 的理论。效果 FPGA 处理的功用是本来 CPU 的 40 倍，但因为一些作业仍由本来的处理器处理，整体功用是本来的 2 倍，现已是非常可观的效果，并且更省动力。因为作用非常抱负，微软方案从2015年开端在其数据中心中布置FPGA。
下表为在查找、图形缩放、金融建模运用平分别用Intel Xeon (w3690)、NVIDIA Tesla(C2075)以及AlteraFPGA加快今后的功耗和功用比照，能够看出，Altera FPGA在各方面遥遥抢先。
表1 Intel Xeon (w3690)、NVIDIA Tesla(C2075)以及Altera FPGA加快功耗和功用比照
OpenCL助FPGA改动数据中心游戏规则
因为软件是完结差异化的重要一环，许多公司在软件上的投入乃至现已超越了硬件自身。为了让数据中心客户更好地运用FPGA，Altera开发了支撑OpenCL的规划东西，以让FPGA编程更友爱，软件开发者可直接用C语言对FPGA进行编程，完结每瓦特最好的功用。
Waters自傲地表明：“Altera 的OpenCL对数据中心将有深远的影响，估计到2016年，50%的Altera数据中心生意将选用OpenCL，6个最大的服务器提供商中的4个以及5个最大的出资银行中的3个都挑选了AlteraOpenCL。”
OpenCL的支撑改动了游戏规则，协助FPGA进入干流异构核算的国际。FPGA+OpenCL双剑合璧能够让在线查找愈加快速。我国的查找巨子百度就选用Altera FPGA+OpenCL作为查找加快，百度在云数据中心运用FPGA加快，这将对开发更精确、更快的在线查找功用起到关键作用。FPGA满意了查找、大数据和深度开掘这类运用的杂乱要求。
软件界说数据中心是一个正在茁壮生长的商场。现在，数据中心给FPGA带来了约2亿美元的商场，可是Waters估计到2020年该商场将到达10亿美元的规划。Waters表明，Altera凭仗功用+功率的定位再加上OpenCL，充沛满意了软件界说数据中心的需求。
在曩昔6个月，Altera相继发布了Arria 10、Stratix 10以及MAX 10 FPGA及SoC系列，它们都归于Altera“第10代”(Generation 10)产品，为Altera第4个十年敞开了加快立异形式，咱们也将继续重视Altera的立异效果怎么给商场带来的生机。
全球现代科技的立异之源无疑是美国的硅谷。在硅谷，集结着美国各地和国际各国的科技人员达100万以上，美国科学院院士在硅谷任职的就有近千人，获诺贝尔奖的科学家就达30多人。作为电子职业抢先媒体，EEWORLD专程前往美国硅谷，看望全球尖端的芯片公司，从科学研究、技能开发和出产营销等诸多方面开掘他们的长处，为我国读者带来最新鲜的技能报导，为我国科技特别是%&&&&&%工业做出奉献。
