自Xilinx在1984年創造出FPGA以來，這種可編程邏輯器件憑借性能、上市時間、成本、穩定性和長期維護方面的優勢，在通信、醫療、工控和安防等領域占有一席之地，在過去幾年也有極高的增長率。而進入了最近兩年，由于云計算、高性能計算和人工智能的繁榮，擁有先天優勢的FPGA的關注度更是到達了前所未有的高度。本文從基礎出發談及FPGA的過去、現在與未來。

我們知道，相對于專業的ASIC，FPGA有上市時間和成本上的優勢。另外，在大多數情況下，FPGA執行某些功能較之CPU上的軟件操作更高效。這就是為什么我們認為它不但會運用在數據中心的服務器、交換器、存儲層的各個角落，并且具有加速整個工作流程的功能。

然而我們不能過分樂觀，尤其是在2015年12月，Intel以167億美元收購了FPGA生產商Altera之后。

在2014年年底，當時還處于獨立的Altera公司高層盯上了基于CPU+FPGA的數據中心并行計算的發展前景——這個當時價值大約10億美元的市場。而并非數據中心里約2.5億美元的CPU-GPU市場和直接應用CPU處理器的90億美元市場。

Altera做出這個決定的原因在于他們認為這個組合較之另外兩個方案，有編程的簡便性和能效優勢。人們對CPU非常熟悉，并發現尋找C程序員也不會太難。因此對大部分開發者來說，在執行運算任務的時候，持續使用這種方案不需要冒太大的風險，但是能源效率相對比較低，尤其是在密集的計算和固有的并行工作負載的情況底下。

至于CPU+GPU的方案，程序員并不是很熟悉，但是擁有很高的效率。

根據Altera的估計，使用OpenCL對混合CPU-FPGA系統進行編程比使用Nvidia的CUDA環境對于程序員來說更容易（某些方面肯定是有爭議的），但用HDL來硬編程FPGA是相當困難的，因此需要OpenCL或者通過其他抽象層來將CPU中的負載轉移到FPGA上。

Intel收購Altera改變FPGA格局

這個十億美元的數據中心市場被Altera、Xilinx和其他FPGA供應商瓜分。在Intel于2015年6月收購了Altera之后，這個市場變得更加復雜。

在收購之前的2014年，Altera的19億美元收入中，有16%來自于與數據中心相關的計算、網絡和存儲業務，其總值達到3.04億美元。那些在這個領域深耕十幾二十年的通信和無線設備系統制造商想要有更高的能源效率，更低的成本和更高的擴展性，這些都是FPGA所擅長的領域。另外有一點需要提一下，那就是在執行這些功能的時候，使用FPGA并不需要像使用CPU那樣需要操作系統和相應的軟件。這部分的營收占了Altera營收的44%，總額為8.35億美元。

Altera另外的22%收入，即4.18億美元，來自工業控制、軍事設備和汽車制造等領域。他們面對相同的困境，因此選擇FPGA來處理他們的一些工作負載。

其實早在2014年，英特爾看中了價值1150億美元的各種類型的芯片潛在市場。當中可編輯邏輯設備（以FPGA為主）約占4%，ASIC占18%，其余為ASSP的大雜燴。

在可編輯邏輯設備的領域中，英特爾預估Altera占有48億美元市場中的39%，Xilinx占有49%，剩下供應商則占據剩下的12%。

當時英特爾沒有收購Altera的原因是因為FPGA業務的增長速度幾乎與其數據中心集團（為服務器，存儲和交換機制造商提供芯片，芯片組和主板）的速度一樣快。

再者，英特爾沒有這樣做也是因為摩爾定律逐漸緩慢下來的腳步，給FPGA帶來了日益增長的競爭威脅。

實際上，如果應用的話，在數據中心里不止安裝一個FPGA、GPU或DSP加速器，但不需要安裝多個Xeon CPU。由于英特爾不能繼續為Xeons提供更多的核心和加速器，所以他們得出了將FPGA當做加速器的結論。

除非FPGA能在數據中心創造5億美元的收益，或者幾年后創造10億美元或更多的收入。不然英特爾寧愿犧牲兩至三倍的Xeon收入，也不會把Xeon的收入拱手相讓。