FPGA市场为何会在行业下行期逆势增长？

在过去两年Avant系列发布会活动报道中，我们都谈过莱迪思（Lattice）的财报。令人意外的是，行业正处在下行期低谷，好些半导体巨擘都在亏钱，莱迪思近些年的业绩却始终非常好——年度营收保持着两位数增长。上个月莱迪思刚刚公布了2023全年营收7.37亿美元，同比增长12%；毛利率69.8%。

有关莱迪思FPGA如何逆势赚钱的问题，这里举个简单的例子，来尝试阐明莱迪思营收增长的合理性。大部分关注FPGA及莱迪思这家公司的读者应该很清楚，莱迪思的FPGA芯片，与Intel（Altera）和AMD（赛灵思）主打的高算力方向不同，更偏小型低功耗市场。

在我们的常规认知中，如此产品定位的莱迪思，和高算力需求的AI市场，如AI服务器是无缘的。但实际情况却并不是这样。去年底莱迪思与英伟达宣布在边缘AI市场展开合作：针对使用英伟达Jetson Orin和IGX Orin平台的AI应用，引入新的传感器桥接设计，以加速边缘AI应用的开发。

莱迪思首席战略兼市场官Esam Elashmawi在最近的2024莱迪思客户技术交流大会上答记者问时提及，“边缘AI计算过程需要整合很多传感器数据，数据最终要交由英伟达GPU做AI计算。”在这个过程中，莱迪思的FPGA就发挥了作用，“我们的FPGA可以与不同种类的多传感器进行通信，将其转化为英伟达GPU能够听懂的CUDA语言和代码。”

所以哪怕是高算力需求的边缘AI场景，对莱迪思而言也是一种巨大利好。与此同时，Esam也说，“以GPU为基础的服务器，也是莱迪思的目标市场和机会所在”，“不管是桥接控制，还是其他连接性、安全性需求，我们都能提供相应的价值和帮助。”这样的例子，对于理解莱迪思的业绩增长是否就明晰了不少？

不过这些并不是全部，我们把市场下行期内如何保持业绩增长的问题，直接抛给了包括Esam在内的莱迪思高管们。他们对这个问题有更为全面的解读。

创造新的市场

看一家企业的发展，首先还是要看其所在的大环境。Esam在主题演讲中说，过去10年间FPGA这个类型的器件出货量约在50亿片，“如果我们看未来10年，出货量将提升超过1倍，超过100亿片。”Esam列举未来FPGA活跃的应用包括机器人、工业网络互联、汽车、通信、数据中心等。

基于莱迪思在FPGA产品中所占的生态位，并不意外莱迪思是全球FPGA领域内芯片出货量最大的企业。所以其积累的开发者和设计客户资源也就非常多。Esam给出的数据是莱迪思的客户数量超过1万个，而全球范围内的FPGA设计者“预计超过50000”，“这个数字还在增长”；此外“每年有超过10万个FPGA的设计项目启动”。

这是莱迪思过去这些年获取市场，且未来仍有广大增长潜力的背景。如果看莱迪思自身，从财报能看到的不仅是营收增长，还有更多端倪可见。比如消费业务于莱迪思总营收占比逐年递减——2015财年消费业务营收占比达到了25%。

虽然后续终端市场业务划分有变动，但消费业务去年在莱迪思这家公司的营收占比就只有区区6%了。而本轮电子产业周期性震荡，下行期殃及范围最广的就是消费电子，故而对莱迪思的冲击也就没多大；通信与计算业务下滑，也被工业与汽车（Industrial and Automotive）业务的迅猛发展抵消。

目前莱迪思营收增长最快的业务板块就是工业与汽车，过去几个季度基本是飞速增长。Esam也提到该业务过去4年增长都很强劲，2021年增长35%，2022年增长超过40%，2023年增长36%。

我们知道，工业市场相对稳定，而汽车则是这两年的行业发动机——莱迪思中国销售副总裁Westor Wang特别提到2023年单是中国汽车领域的生意就增长了2倍；“我们和头部汽车厂商都有合作，包括LiDAR、CMS、屏显局部调光，我们都有高效的方案。”显然莱迪思的业务增长大方向逻辑也就显得相当清晰了。

一个更具体的数据是，Esam说莱迪思FPGA生态系统过去这些年扩大了5倍，“现在有更多的企业针对莱迪思的FPGA构建了软IP，作为莱迪思FPGA的设计支持；还有不少半导体企业则将莱迪思的产品加入到他们的参考设计和产品中。”

“灵活性决定了无论是AI、安全、网络连接，还是工业、汽车等应用，FPGA都是经得住时间考验（future-proof），且持久长寿（longevity）的。”但需要注意的是，莱迪思在这些特定垂直市场的业绩成长原因仍然是值得追究的。而其中真正关键的一环就是Avant系列中端定位FPGA产品于2022年的发布。

相比于7年前发布的Nexus平台，Avant系列FPGA主打的是更多的逻辑资源、连接带宽和系统性能，这三项分别有5倍、10倍、30倍的增长。莱迪思中国副总裁兼研发总经理Qi Ren说，在发布Avant系列之前，莱迪思和超过100个客户谈过需求问题，即客户们需要什么样的产品。他们列出的前3个需求就是“能效（power efficiency）”、“先进的连接性”以及针对新兴应用“优化的计算能力”。

所以Avant系列FPGA围绕这三点诞生，在保持低功耗的基础上，将SERDES速度带到了最高25G。有关Avant在低功耗设计、SERDES、PCIe控制器、IO、DSP、分布式的嵌入存储资源、安全引擎等方面的细节，我们在过去的文章里已经有过比较详细的解读。

从业务逻辑来看，Avant是在此前Nexus占领既有市场的基础上，将莱迪思的SAM市场扩大了1倍，让自家的产品触达了更多的应用。2022年Avant诞生之初，莱迪思就说过Avant是接下来公司获得30亿SAM市场的承载。而且事实上，Avant是真正推动了这两年莱迪思的营收增长的。

“一方面我们仍在出售既有的FPGA产品，获得这部分市场份额；但另一方面我们在驱动此前并不存在的、FPGA的新市场机会。比如说某些客户端设备上，像是联想、戴尔的笔记本，之前这类设备是不用FPGA的。”Esam举例说，“这对我们来说是新开拓的业务，从中也能获得不少收益。”

推进装机量和产品价值

Esam在正面回答市场下行期内业绩增长的问题时，给出了两个最实际的解读角度。其一就是本文前面一部分提到的新的业务增长点，或者说反映到实际市场，是FPGA搭载率、装机量的提升。客户端笔记本产品只是一个例子，前文提及AI数据中心服务器也是个例子，“同样的逻辑也发生在工业产品及汽车客户产品上”。

比如随ADAS、智能座舱的发展，“汽车安装传感器数量比以前大幅增长”，也就“需要FPGA进行传感器信号整合，进行一定的预处理后再将信号提供给CPU”。比如现在的ADAS可能要整合超过10个摄像头的数据，莱迪思的FPGA自然有了用武之地。这些例子体现的都是FPGA产品的使用量、搭载率，及FPGA机会点的增多。

其二是更高的ASP，比如“每次新出的服务器都会搭载更为复杂的FPGA产品”，“从收入角度来看，对我们来说每代服务器都比上一代有着50%以上的增长潜力”。更高的装机量以及产品价值，这两个角度，也就很好地解释了为什么即便像服务器这样的市场整体下滑，莱迪思仍达成了这部分不错的业绩。

不过这里面还有个关键问题，在于如果一定要用FPGA，那么为什么要选莱迪思的产品？一般回答这类问题，应该首先从产品入手。似乎从很久以前，莱迪思就不吝于将自家产品与另外两家的直接竞品做各方面的比较，包括性能、功耗与尺寸。Qi Ren形容自家FPGA在同级别产品中“遥遥领先”。

莱迪思亚太区应用工程高级总监Frank Xie在形容现阶段莱迪思的两大产品系列Nexus和Avant特点都是“更低的功耗”“更快的性能”与“更小的尺寸”。无论是在小型FPGA平台上，Nexus相比竞品至多低4倍功耗、视频连接性性能高出2倍、尺寸却仅有竞品1/10；还是后文要提到的Avant在莱迪思眼中的未来5年的潜力应用上，于边缘AI、传感器到云的连接性、安全性上的大幅领先，皆是如此。

此前我们一直很好奇为何Intel、AMD这样的大厂会在几个关键参数上，相较莱迪思落败这么多。莱迪思前两年曾经提过竞争对手对这部分市场的意兴阑珊和无所作为，令莱迪思能够有机会做得越来越好。这次Esam在会上还提到了，竞争对手一直把注意力放在大规模FPGA上，“他们把大部分R&D投入在大型FPGA，这和莱迪思很不一样。”

“所以他们在引入更小型的FPGA时，思路是直接把大型FPGA的架构拿来用，切下一部分就将其作为中端定位产品。”Esam说，“这不是针对低功耗目标开发的架构。”“这种解决方案就会很低效。”“相对的，比如我们Avant产品在设计之初就是以中端定位为目标。”这是差异化很重要的一部分。

功耗、性能和尺寸方面的核心差异化，应该是近些年莱迪思FPGA在不同的垂直市场上，装机量和产品价值都在提升的基础。

扩张了5倍的生态系统

如果说FPGA芯片及相关硬件差异化，是实现业绩增长的基础，那么最终实现客户积累、生态扩张和营收增长切实目标的，显然就是硬件之上的软件、工具和解决方案了。

“有了解决方案，也就是我们预开发的应用，客户就能将其更简单地融合到他们自己的系统里，而不需要自己从头开发。”Esam说。目前莱迪思搭建的上层解决方案堆栈主要包括面向低功耗边缘AI的sensAI，面向低功耗嵌入式视觉应用的mVision，面向网络安全的Sentry，面向工厂自动化加速的Automate，面向ORAN部署的ORAN，以及面向汽车领域的Drive。

除此之外，在开发工具方面，几名发言人也在反复强调莱迪思一直在尝试提升其易用性、加入更多新特性。Qi Ren在主题演讲中特别谈到了去年末针对Radiant、Propel和Glance的几处重点更新与加强。

加上Nexus与Avant系列的FPGA产品，所有这些构成的生态，“是莱迪思历史上最强的FPGA产品组合，未来还会变得更强”。

这些“是从莱迪思侧给出的产品计划”，“但我们做芯片设计不是闭门造车，我们会去聆听客户的声音。”Frank说，“其实我们每次推出新产品，都是要做客户调研的，销售、FAE、市场团队都要走近主要客户，了解他们的想法。”

“贴近客户”似乎是莱迪思反复向我们强调的关键。所以莱迪思将研发中心设立在包括美国、中国、菲律宾、马来西亚、越南等在内“贴近客户”的地方，“快速、清晰地听到客户的反馈”。强调在亚太地区的工程与研发人员数量“多过全球任何其他地区”；尤其中国的研发团队直接参与芯片开发、验证、测试、软件工具及解决方案开发，“是非常全的团队”，确保与中国市场客户靠近。

这应该也是莱迪思上述产品全栈诞生的根源，并最终抽象表现为莱迪思FPGA着力于能效、性能和小尺寸三大方向。

另外值得一提的是，就生态合作伙伴的角度，包括软IP合作伙伴——特定领域的专家将其设计用到莱迪思的平台上；参考设计平台，其中不仅有做传感器的企业、做CPU/GPU的企业、系统集成商，据说还有做ASIC的合作伙伴——Frank说这类合作伙伴能够和莱迪思互补；还有一类合作伙伴是design house，这类开发者角色也是不同领域内的专家，最终将莱迪思的产品带给更多子领域的客户。

“这是我们在过去6年里实现生态系统5倍扩张的方法。”客户与生态基础有了，生态粘性加强了，营收自然也就上去了。

未来5年的关注点和潜在市场

最后谈一谈Frank提到的莱迪思未来5年的市场关注重点，分别是边缘AI、传感器到云的连接、安全。

边缘AI本身是行业公认的热点。对莱迪思而言，提供2倍速于竞争对手的视频连接性，以及相比于MCU最高35倍的AI推理性能领先，是其实现边缘AI低延迟、快速响应的关键。

针对这部分，莱迪思特别做了Avant-G与AMD Kintex UltraScale+以及Intel Arria 10 GX在外部DRAM内存传输方面的功耗对比，表现自家FPGA相比竞品节能2.8倍——这个场景是AI应用中的关键。

传感器到云的连接，主要强调的是边缘端传感器大量数据输入。这些传感器可能有不同类型的接口，如MIPI、LVDS或并口。在收集完所有的数据以后，还要将数据发到云上——又会是另外的标准，比如以太网，或者经过USB、PCIe。

莱迪思在此强调的一方面是Avant的SERDES多协议支持，另一方面是尺寸比竞品小最多6倍，运行功耗比竞品低了最多2.5倍，系统层面也就简化了热设计、降低了运作成本、提升了可靠性。

而在安全性方面，莱迪思主要强调的是PFR（platform firmware resilient）解决方案，以及数据保护（解释中提到了升级的加密算法对量子计算暴力破解的防护），还有信任根（Root of Trust）问题。

信任根设备要求快速的启动时间——所以莱迪思在demo中又展示了作为first-on, last-off最先启动、最后关闭的设备，Avant的启动速度是显著快于Kintex US+和Arria 10 GX的，而且完全不在一个量级。另外小尺寸也在安全相关的解决方案方面更有设计灵活性。

不管这几个方向是不是小型与中端定位FPGA产品的未来，或者仅是莱迪思讲市场故事的某种手法，相比于竞品的各项参数优势也仍然是存在的。这些优势也的确会在未来几年，为莱迪思提供更广阔的市场开拓空间——单是其中的AI，据说2023年就已经为莱迪思至少创造了1亿美金的收入。

“去年莱迪思走过了第40个年头，今年已经是第41年了。”Esam说道，“如果没有持续的创新，一家企业很难在行业里持续这么长的时间。”尤其在市场下行期内依旧保持高增长势头，创造新的是市场机会点，扩大生态系统，并且展望未来属于自己的市场方向，莱迪思这些年的步子走得相当稳健。