過去的二十年里，英特爾在服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心存儲上幾乎征服了一切，只有少數(shù)供應(yīng)商能憑借不同的架構(gòu)勉力維持。但是近些年來，ARM處理器的供應(yīng)商開始崛起，英特爾也想要在憑借其凌動和至強CPU和各種網(wǎng)絡(luò)ASIC在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域攫取更大的市場份額，而英特爾在這一征程上的最近的大動作就是收購Altera。Altera是目前的FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）的兩個主要供應(yīng)商之一。

　　但是據(jù)上周五的《華爾街日報》報道，實際上英特爾目前只是在洽談收購Altera，交易并未達(dá)成。而本周一的英國《金融時報》周日援引知情人士稱，英特爾（Intel）將以近54美元/股的價格收購Altera，對其總估值超過160億美元。看來這項交易應(yīng)該沒有多少懸念了，就看他們什么時候宣布了。事實上，自從2013年2月份開始，Altera和英特爾合作讓這家PC和服務(wù)器巨頭為其代工開始，就一直屢有收購的傳聞傳出，從而使得英特爾在芯片領(lǐng)域的地位繼續(xù)擴大。

　　對英特爾來說，如果英特爾在華爾街披露這一消息之前收購Altera，那么他們可能花的錢要少得多。因為在過去幾年里，Altera的市值一直在90億美元到115億美元之間徘徊；而在收購的傳聞傳出后，這家公司的市值上漲了28.4%，達(dá)到了134億美元。而且事實上，任何交易都還要必須在這基礎(chǔ)上有足夠的溢價，此外還要加上Altera的50億美元的現(xiàn)金和投資，而債務(wù)也只有15億美元，那么交易的價格還會更高。如果這項交易最終達(dá)成，這將成為英特爾史上最大的收購案，可能將超過安全軟件公司McAfee收購金額的兩倍以上。

　　假設(shè)周一的消息屬實，那么交易的金額就為160億美元。但是考慮一下Altera的年收入只有19.3億美元，純利潤僅有4.727億美元，那英特爾為什么還要花這么多錢來收購這家公司呢？原因是英特爾看到了數(shù)據(jù)中心、無線和有線網(wǎng)絡(luò)和客戶端設(shè)備計算領(lǐng)域即將到來的變化，而英特爾的凌動和至強處理器和各種網(wǎng)絡(luò)ASIC已經(jīng)不能應(yīng)對這些變化了。混合計算的時代正在到來，又各種各樣組件構(gòu)建的越來越多的系統(tǒng)通常包含了通用的x86處理器，但是卻并不限于他們。由互聯(lián)網(wǎng)興起和超大規(guī)模應(yīng)用所帶來的數(shù)據(jù)中心相對的同質(zhì)化正在被重新改寫，根據(jù)工作負(fù)載的不同，多種計算類型和編程結(jié)構(gòu)都可以集成到一個單系統(tǒng)之中。

　　“FPGA在數(shù)據(jù)中心的硬件加速應(yīng)用上是一種更好的設(shè)備，而且在許多應(yīng)用中被GPU更好，而且在低功耗方面，又比CPU好。”Altera首席財務(wù)官Ron Pasek說，“一年前，我們?nèi)绻@樣說，不會引起任何共鳴；而近段時間以來，一些重要的宣傳已經(jīng)幫助人們了解到了其中的機會。”

　　這和我們觀察到趨勢相符，上周我們還聽說一家叫做Ryft的新的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用制造商使用FPGA在一個單一節(jié)點上來進(jìn)行常見的搜索和運行關(guān)鍵詞算法，而如果使用Spark，則需要上百個節(jié)點才能完成這一工作。

　　可以肯定的是，大型金融交易公司已經(jīng)使用FPGA很長時間了，他們將其用到系統(tǒng)中，嵌入到網(wǎng)絡(luò)接口卡中，或者用到內(nèi)部交換機中；目的是為了對相對靜態(tài)的功能進(jìn)行加速，比如處理市場的數(shù)據(jù)饋送和對其進(jìn)行應(yīng)用分析。有時候他們還使用FPGA來運行蒙特卡洛模擬，我們還知道甚至有一個公司在其所有的高頻交易系統(tǒng)中都使用了FPGA。此外，石油和天然氣行業(yè)也站在加速應(yīng)用浪潮的前列，他們用來實驗的器件包括FPGA、DSP和GPU，最終也有很多實現(xiàn)了商業(yè)化。而現(xiàn)在，看起來FPGA又開始在云計算領(lǐng)域騰飛了，能讓企業(yè)在實驗和部署上更加容易。

　　英特爾擁抱FPGA

　　去年六月份，英特爾宣布該公司正在和一家不具名的FPGA供應(yīng)商（現(xiàn)在基本可以肯定是Altera了）合作開發(fā)Xeon-FPGA混合芯片，該芯片可以插到一個單一的處理器插槽中。英特爾數(shù)據(jù)中心事業(yè)部總經(jīng)理Diane Bryant發(fā)布的消息并沒有太多提到這一混合器件，但卻表明了這款設(shè)備的目標(biāo)市場是希望加速Xeon的非常高端和成熟的客戶。“這些家伙知道他們需要什么來加速工作量，”Bryant解釋說，“在從通用功能到固定了功能加速器的片上系統(tǒng)。一直以來都在不斷地發(fā)展，現(xiàn)在我們有了靈活的、定制化的FPGA。”另外Bryant還提到了有趣的一點是FPGA“封裝到Xeon中能帶來10倍、20倍或是30倍的性能提升，它將使得性能再次翻番。”

　　我們相信CPU-FPGA的結(jié)合將會讓Altera FPGA能夠使用英特爾14nm節(jié)點的光刻技術(shù)和英特爾下半年的“Broadwell” Xeon E5處理器結(jié)合。（FPGA可能不知會和剛宣布的Xeon D處理器結(jié)合，其采用的14nm工藝還將應(yīng)用在Xeon E5和Altera Stratix 10 FPGA上。）

　　英特爾開發(fā)CPU-FPGA混合結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的消息在英特爾和Altera擴大其在代工方面的合作之后三個月就宣布了。說明未來Altera的高端Stratix10 FPGA不僅將應(yīng)用在14nm處理器中，另外還將會將這些FPGA應(yīng)用到DRAM、SRAM、自定義ASIC和各種各樣的處理器和模擬器件中。這兩家公司都認(rèn)為他們能夠利用Altera在2.5D和3D芯片堆疊式架構(gòu)上的研發(fā)成果將這些組件封裝到單一的封裝結(jié)構(gòu)中。

　　Altera和Xilinx已經(jīng)銷售ARM內(nèi)核和FPGA混合結(jié)構(gòu)SoC好些年了，所以這對于他們來說并不是新鮮事。新鮮的是Altera將其FPGA和Xeon通過某種形式的協(xié)同鏈接封裝到同一個結(jié)構(gòu)之中。就我們所知Xeon D處理器并沒有QuickPath協(xié)同鏈接，但未來的Broadwell Xeon E5處理器會有，在一個單一的Xeon E5處理中帶有兩個QPI并且使用一個和FPGA相連相對來說還是很突然的。

　　另外關(guān)于英特爾還有一件事要記住：這家公司擁有兩個互相競爭的業(yè)務(wù)。

　　首先，其想維持和擴大其Atom和Xeon處理器的專營權(quán)，并且利用其x86架構(gòu)指令集巨大的安裝基數(shù)來獲得關(guān)鍵的年度收入。第二，其還想繼續(xù)維持其現(xiàn)有的生產(chǎn)優(yōu)勢。隨著PC市場的持平或者萎縮（根據(jù)市場和時間不同），而該公司在智能手機和平板的芯片市場又并無太大作為，甚至不及ARM占有率的十分之一，英特爾必須竭盡全力來增加其大部分生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品銷量，使其工廠能夠保證盡可能快的生產(chǎn)速率。這不只是關(guān)系到英特爾自身銷量的問題，而是高銷量能保證英特爾細(xì)化這些生產(chǎn)工藝，然后盡可能快地熊其中獲得盡可能多的利潤。

　　英特爾CEO Brain Krzanich這樣說道：“我們不是要采取大產(chǎn)量、后端消費者和忙碌的工廠的策略。”后來他解釋說：“我們的策略是，誰可以在相同的時間內(nèi)，甚至多給一年時間能取得我們這樣的成就，另外我們還能保證產(chǎn)品能正常工作，并且能使用其生產(chǎn)產(chǎn)品，還能實現(xiàn)真正的差異化。這條路他們也能走，并且改變市場，但他們也希望能將其轉(zhuǎn)變?yōu)槔麧櫍⑶疫€有一部分是向我們支付。”

　　如果英特爾收購Altera，F(xiàn)PGA就在服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)市場的擴展道路上找到了一個關(guān)鍵位置，而英特爾也將力圖使其做到更好，并且使Altera在與Xilinx的競爭中領(lǐng)先。目前Xilinx的代工廠合作伙伴是臺積電，而Altera更老一點的FPGA部件也是使用臺積電進(jìn)行代工。

　　為了能夠更好地理解這一點，我們來看看一些FPGA的加速應(yīng)用案例，這樣你就知道為什么英特爾會收購Altera了。

　　關(guān)于Azure的一點事

　　微軟前些年已經(jīng)給出了兩個利用FPGA加速的工作負(fù)載的細(xì)節(jié)，這也算為Altera和Xilinx傳播了“福音”。下圖是微軟給出的各種器件的比較，橫軸為處理器個數(shù)，縱軸為能效。

　　可以看到，在芯片上能效和計算功能的特殊性之間有不斷的相互影響。其中處理器的更加靈活，DSP和定制ASIC的效率則更高一點（GPU沒出現(xiàn)在微軟的這張圖上），而FPGA則處在通用CPU和定制ASIC之間。而在現(xiàn)實世界中，一些芯片開始會使用FPGA進(jìn)行開發(fā)，等產(chǎn)品開發(fā)成熟后，在大批量地生產(chǎn)ASIC，這樣在節(jié)省了成本的同時也增加了性能。

　　去年九月，微軟在Hot Chips26會議透露其已經(jīng)在FPGA加速上試驗了三年，并且提出了一個用于其開放云服務(wù)（Open Cloud Server）的設(shè)計方案，目前這已經(jīng)成為了開放計算項目（Open Compute Project）的一部分。為了其稱為Catapult的系統(tǒng)，微軟選擇了Altera Stratix V D5 FPGA，并將其放到了其開放云計算服務(wù)器的節(jié)點夾層卡中。

微軟開放云計算服務(wù)器的節(jié)點夾層卡

　　該硬件首先被用來加速Bing搜索的頁面排序功能。微軟檢查了系統(tǒng)中的1632個服務(wù)器節(jié)點后發(fā)現(xiàn)，安裝有一個FPGA的節(jié)點運行排序軟件的延遲比沒有FPGA的節(jié)點的延遲低29%，數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)到了原來的兩倍，而服務(wù)器節(jié)點的成本只上升了30%，每臺服務(wù)器的功耗也只增加了25W。今年，這種基于FPGA的Bing頁面排序?qū)_始大范圍部署。

　　用于圖像識別的機器學(xué)習(xí)技術(shù)是近日NVIDIA主辦的GPU技術(shù)大會的熱點話題，該公司CEO黃仁勛展示了未來的Pascal GPU協(xié)處理器，其與x86處理器進(jìn)行了結(jié)合，運行基于CNN的圖像識別應(yīng)用，將會比現(xiàn)有的Maxwell協(xié)處理器的處理性能高出10倍以上。這兩個系統(tǒng)都采用了流行的ImageNet圖像數(shù)據(jù)庫。

　　今年二月份，微軟放出了一份白皮書，其中解釋了微軟將怎樣使用這種系統(tǒng)的定制版本來為復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的圖像識別應(yīng)用加速。微軟測試了Altera Stratix V D5 FPGA，但計劃切換為Arria 10 FPGA，其芯片上的專用模塊能實現(xiàn)1.5萬億次單精度浮點運算。下表是為什么微軟會用FPGA實現(xiàn)圖像處理的要點。

　　網(wǎng)絡(luò)或許比計算更重要

　　英特爾毫無隱瞞，其想在未來幾年將其數(shù)據(jù)中心事業(yè)部的體量翻番，并且在數(shù)據(jù)中心上的投入也將占據(jù)更大的份額。在服務(wù)器市場英特爾已經(jīng)占領(lǐng)了CPU的出貨量，但仍然有一些值得追逐的利潤。但是如果英特爾摧毀了那30%多不是基于x86的市場，那英特爾實際的利潤恐怕還會下滑。英特爾也將其Xeon和Atonal處理器應(yīng)用到了大部分的存儲陣列和集群存儲產(chǎn)品中；而在網(wǎng)絡(luò)市場，其結(jié)果卻是喜憂參半。

　　據(jù)Altera CFO Pasek介紹，Altera 20%到25%的收入都來自于計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲業(yè)務(wù)。5億美元的業(yè)績還算不錯。這一部分和英特爾的數(shù)據(jù)中心事業(yè)部重合，這一部分去年的銷售額為144億美元。Altera的貢獻(xiàn)可以說是微不足道。Altera另外20%-25%的收入來自于其嵌入式和安防產(chǎn)品的合作伙伴。而剩下的40%-45%的收入（大概有10億美元），則來自于銷售給電信設(shè)備制造商的FPGA。這些對英特爾來說才是實實在在的錢，使得英特爾能夠銷售x86-FPGA混合結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，從而和早些時候進(jìn)入這一市場的ARM廠商展開競爭。

　　英特爾一直都愿意花錢購買進(jìn)入數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的方式，但沒有足夠的潛在動力來購買Altera。英特爾進(jìn)入這一領(lǐng)域的動作早就開始了，2011年7月英特爾以非公開的價格收購了以太網(wǎng)交換芯片制造商Fulcrum；2012年2月，英特爾以1.25億美元的價格收購了QLogic的交換機和適配器業(yè)務(wù)。目前的40Gb/s的InfiniBand產(chǎn)品以True Scale進(jìn)行銷售，這也是英特爾即將推出的Omni-Path的基礎(chǔ)。接著2012年4月，英特爾又用1.4億美元從Cray手里收購了超級計算機連接器Gemini和Aries，我們懷疑這一部分的聰明的工程師也進(jìn)入了Omni-Path的規(guī)劃路徑。

　　我只想說，英特爾在這方面又很多動作。

　　關(guān)于FPGA銷售得很好的網(wǎng)絡(luò)和嵌入式市場有一個有趣的現(xiàn)象，這一領(lǐng)域大部分和FPGA競爭的ASIC在制造工藝上都趕不上FPGA。看一下Pasek展示的圖表，其中給出了各種各樣的可編程邏輯器件（包括但不限于FPGA）和ASIC的比較情況：

　　正如Pasek說的那樣，因為光刻成本在上升，可編程邏輯器件的利潤就更引人關(guān)注。Pasek說FPGA和ASIC物理尺寸相同的臨界點發(fā)生在6年前，那時候FPGA進(jìn)入了40nm制程，而大部分PC和服務(wù)器則使用的是130nm。“我們現(xiàn)在已經(jīng)比常見的ASIC先進(jìn)了3到4個節(jié)點，而且馬上就要5個節(jié)點了。”他解釋說，“目前大部分的ASIC還停留在90nm節(jié)點，因為如果沒有巨大的出貨量，采用更先進(jìn)的節(jié)點是不劃算的。”

　　除非，你是ALtera，而且被英特爾收購了；而且你的母公司想要在630億美元的ASIC和ASSP市場分一塊蛋糕，這一市場讓50億美元的可編程邏輯器件市場相形見絀。

　　英特爾現(xiàn)在的服務(wù)器CPU和網(wǎng)絡(luò)ASIC沒有取得市場，英特爾會讓FPGA來取得。